https://blog.csdn.net/u010249597/article/details/135047842

在 STM32 微控制器中，中断的管理和优先级控制是由嵌套向量中断控制器（NVIC, Nested Vectored Interrupt Controller）负责完成的。以下是关于中断判断、执行顺序以及嵌套的详细解释：

---

1. STM32 是如何判断中断的？

STM32 的中断信号由外设模块或外部事件触发。NVIC 的主要职责是监视所有中断请求信号，并根据优先级和当前系统状态决定是否响应中断。

中断判断的主要流程：

1. 中断请求信号触发：

   • STM32 的外设或外部引脚（如定时器、串口、GPIO 中断）会触发中断请求信号。
   • 触发信号会设置对应的中断挂起标志位。

2. NVIC 检查中断挂起标志：

   • NVIC 检查当前有哪些中断挂起标志（Pending 位）被置位。
   • 同时，NVIC 会判断哪个中断是最高优先级的。

3. 中断屏蔽判断：

   • NVIC 检查全局中断使能状态（Cortex-M 内核的 PRIMASK 寄存器）。
   • 如果中断已被屏蔽（全局或本地屏蔽），则不会响应中断。
   • 如果中断未屏蔽，NVIC 将响应该中断。

4. 响应中断：

   • NVIC 将启动中断服务程序（ISR, Interrupt Service Routine），并在启动前保存当前的 CPU 状态。
   • CPU 跳转到对应的中断向量表地址，并执行该中断的 ISR。

---

2. STM32 是如何确定执行哪个中断的？

NVIC 通过优先级机制来决定执行哪个中断。STM32 中的中断优先级分为 抢占优先级 和 子优先级。

中断优先级的分类：

• 抢占优先级（Preemption Priority）：

  • 决定了当前中断是否可以被更高优先级的中断打断。
  • 数值越小，优先级越高。

• 子优先级（Subpriority）：

  • 在抢占优先级相同时，用于决定多个中断的响应顺序。
  • 数值越小，优先级越高。

NVIC 的优先级配置：

• NVIC 的优先级划分由 STM32 的 AIRCR 寄存器中的 PRIGROUP 字段决定。
• PRIGROUP 决定了抢占优先级和子优先级的比特位分配。
  • 例如，PRIGROUP = 3 表示抢占优先级占 4 位，子优先级占 0 位。
  • 具体优先级分配可以参考 STM32 的参考手册。

决定执行哪个中断的流程：

1. NVIC 检查所有挂起的中断。
2. 根据抢占优先级（Preemption Priority）选择最高优先级的中断。
3. 如果多个中断的抢占优先级相同，则根据子优先级（Subpriority）选择优先级最高的中断。

---

3. 什么是中断嵌套？

中断嵌套是指在一个中断服务程序（ISR）执行的过程中，另一个优先级更高的中断被触发并打断当前中断的执行。

中断嵌套的条件：

1. 新中断的抢占优先级高于当前正在执行的中断。
2. 新中断未被屏蔽（全局或本地屏蔽）。
3. 当前中断允许被打断（即未设置禁止嵌套的标志）。

中断嵌套的执行流程：

1. 当前中断正在执行时，NVIC 发现有更高级别的中断请求。
2. NVIC 暂停当前中断，将 CPU 状态保存到堆栈中。
3. CPU 跳转到更高级别中断的中断服务程序（ISR）。
4. 更高级别的中断服务程序执行完成后，恢复被打断的中断并继续执行。

中断嵌套的优点和注意事项：

• 优点：提高系统的响应速度，允许高优先级的中断优先处理紧急任务。
• 注意事项：
  • 嵌套过多会增加堆栈使用量，可能导致堆栈溢出。
  • 在中断服务程序中避免长时间操作，以免影响其他中断的响应。

---

4. 如何确定中断执行顺序？

中断执行顺序由 NVIC 的优先级机制决定。以下是总结步骤：

1. 优先级比较：

   • NVIC 首先比较挂起中断的抢占优先级，数值越小，优先级越高。
   • 如果抢占优先级相同，则比较子优先级，数值越小，优先级越高。

2. 顺序示例：

   • 假设有三个中断：
     • 中断 A：抢占优先级 = 0，子优先级 = 1
     • 中断 B：抢占优先级 = 1，子优先级 = 0
     • 中断 C：抢占优先级 = 0，子优先级 = 0
   • 执行顺序为：中断 C → 中断 A → 中断 B（根据抢占优先级和子优先级）。

3. 嵌套执行：

   • 如果中断 C 正在执行时，中断 A 或中断 B 被触发，则中断 C 不会被打断。
   • 如果中断 B 正在执行时，中断 C 被触发，则中断 B 会被打断，中断 C 先执行。

---

5. 配置中断优先级的代码示例

以下是配置 STM32 中断优先级的示例代码：

#include "stm32f10x.h"

void NVIC_Configuration(void) {
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 配置中断优先级组（抢占优先级 2 位，子优先级 2 位）
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    // 配置中断1（抢占优先级 = 1，子优先级 = 0）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;  // 定时器2中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  // 使能中断
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    // 配置中断2（抢占优先级 = 0，子优先级 = 1）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  // USART1中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

---

总结

1. 如何判断中断：

   • NVIC 检查挂起标志，判断是否有中断请求。
   • 判断中断是否被屏蔽。

2. 如何确定执行哪个中断：

   • 根据抢占优先级和子优先级选择最高优先级的中断。

3. 中断嵌套：

   • 发生在一个中断服务程序正在执行时，更高优先级的中断打断当前中断。

4. 执行顺序：

   • 优先级由抢占优先级和子优先级共同决定。