2020年11月09日 | STM32的嵌套中断系统NVIC和RCC详细整理

STM32的嵌套中断系统NVIC和RCC详细整理 用的是stm32f103的最新3.5的库。

一、综述：

1、STM32 (Cortex-M3) 中的优先级概念

    STM32(Cortex-M3)中有两个优先级的概念：抢占式优先级和响应优先级，也把响应优先级称作“亚优先级”或“副优先级”，每个中断源都需要被指定这两种优先级。

1. 何为占先式优先级(pre-emption priority)

   高占先式优先级的中断事件会打断当前的主程序/中断程序运行—抢断式优先响应，俗称中断嵌套。

2. 何为副优先级(subpriority)

   在占先式优先级相同的情况下，高副优先级的中断优先被响应；

   在占先式优先级相同的情况下，如果有低副优先级中断正在执行，高副优先级的中断要等待已被响应的低副优先级中断执行结束后才能得到响应—非抢断式响应(不能嵌套)。

3. 判断中断是否会被响应的依据

   首先是占先式优先级，其次是副优先级；

   占先式优先级决定是否会有中断嵌套；

   Reset、NMI、Hard Fault 优先级为负(高于普通中断优先级)且不可调整。

4. 优先级冲突的处理

   具有高抢占式优先级的中断可以在具有低抢占式优先级的中断处理过程中被响应，即中断的嵌套，或者说高抢占式优先级的中断可以嵌套低抢占式优先级的中断。

   当两个中断源的抢占式优先级相同时，这两个中断将没有嵌套关系，当一个中断到来后，如果正在处理另一个中断，这个后到来的中断就要等到前一个中断处理完之后才能被处理。如果这两个中断同时到达，则中断控制器根据他们的响应优先级高低来决定先处理哪一个；如果他们的抢占式优先级和响应优先级都相等，则根据他们在中断表中的排位顺序决定先处理哪一个。

5.Cortex-M3中对中断优先级的定义

   既然每个中断源都需要被指定这两种优先级，就需要有相应的寄存器位记录每个中断的优先级；在Cortex-M3中定义了8个比特位用于设置中断源的优先级，这8个比特位可以有8种分配方式，如下：

所有8位用于指定响应优先级

最高1位用于指定抢占式优先级，最低7位用于指定响应优先级

最高2位用于指定抢占式优先级，最低6位用于指定响应优先级

最高3位用于指定抢占式优先级，最低5位用于指定响应优先级

最高4位用于指定抢占式优先级，最低4位用于指定响应优先级

最高5位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级

最高6位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级

最高7位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级

这就是优先级分组的概念。

6.stm32中对中断优先级的定义

   Cortex-M3允许具有较少中断源时使用较少的寄存器位指定中断源的优先级，因此STM32把指定中断优先级的寄存器位减少到4位，这4个寄存器位的分组方式如下：

第0组：所有4位用于指定响应优先级

第1组：最高1位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级

第2组：最高2位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级

第3组：最高3位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级

第4组：所有4位用于指定抢占式优先级

file:///C:/DOCUME~1/LU/LOCALS~1/Temp/msohtml1/03/clip_image001.jpg

   AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定优先级的 4bits。这4个bits用于分配preemption优先级和sub优先级，在STM32的固件库中定义如下:

/*Preemption Priority Group */

#define NVIC_PriorityGroup_0        ((u32)0x700) /* 0 bits for pre-emption priority

                                                    4 bits for subpriority */

#define NVIC_PriorityGroup_1        ((u32)0x600) /* 1 bits for pre-emption priority

                                                    3 bits for subpriority */

#define NVIC_PriorityGroup_2        ((u32)0x500) /* 2 bits for pre-emption priority

                                                    2 bits for subpriority */

#define NVIC_PriorityGroup_3        ((u32)0x400) /* 3 bits for pre-emption priority

                                                    1 bits for subpriority */

#define NVIC_PriorityGroup_4        ((u32)0x300) /* 4 bits for pre-emption priority

                                                    0 bits for subpriority */

    可以通过调用STM32的固件库中的函数NVIC_PriorityGroupConfig()选择使用哪种优先级分组方式，这个函数的参数有下列5种：

NVIC_PriorityGroup_0=> 选择第0组

NVIC_PriorityGroup_1 => 选择第1组

NVIC_PriorityGroup_2 => 选择第2组

NVIC_PriorityGroup_3 => 选择第3组

NVIC_PriorityGroup_4 => 选择第4组

   接下来就是指定中断源的优先级，下面以一个简单的例子说明如何指定中断源的抢占式优先级和响应优先级：

// 选择使用优先级分组第1组

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

// 定义ＮＶＩＣ的结构体变量

NVIC_InitTypeDef  　NVIC_InitStructure;

//  使能EXTI0 中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQ ｎ ;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 指定抢占式优先级别1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定响应优先级别0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

// 使能EXTI9_5中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQｎ;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //指定抢占式优先级别0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;// 指定响应优先级别1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

-------------------------------------------------------------------------------

   要注意的几点是：

   1. 如果指定的抢占式优先级别或响应优先级别超出了选定的优先级分组所限定的范围，将可能得到意想不到的结果；

   2. 抢占式优先级别相同的中断源之间没有嵌套关系；

   3. 如果某个中断源被指定为某个抢占式优先级别，又没有其它中断源处于同一个抢占式优先级别，则可以为这个中断源指定任意有效的响应优先级别。

2、开关总中断

   在STM32/Cortex-M3中是通过改变CPU的当前优先级来允许或禁止中断。

PRIMASK位：只允许NMI和hardfault异常，其他中断/异常都被屏蔽(当前CPU优先级=0)。 

FAULTMASK位：只允许NMI，其他所有中断/异常都被屏蔽(当前CPU优先级=-1)。

   在STM32固件库中(stm32f10x_nvic.c和stm32f10x_nvic.h) 定义了四个函数操作PRIMASK位和FAULTMASK位，改变CPU的当前优先级，从而达到控制所有中断的目的。

下面两个函数等效于关闭总中断：

voidNVIC_SETPRIMASK(void)；

voidNVIC_SETFAULTMASK(void)；

下面两个函数等效于开放总中断：

voidNVIC_RESETPRIMASK(void)；

voidNVIC_RESETFAULTMASK(void)；

上面两组函数要成对使用，但不能交叉使用。

例如：

第一种方法：

NVIC_SETPRIMASK()；  //关闭总中断 ，只允许NMI和hard fault异常

NVIC_RESETPRIMASK()；//开放总中断

第二种方法：

NVIC_SETFAULTMASK()；  //关闭总中断 ，只允许NMI

NVIC_RESETFAULTMASK()；//开放总中断

常常使用：

NVIC_SETPRIMASK();     //Disable Interrupts

NVIC_RESETPRIMASK();　 // Enable Interrupts

可以用：

#define CLI()　　__set_PRIMASK(1)　 //关闭总中断

#define SEI()　　__set_PRIMASK(0)　 //打开总中断

来实现开关总中断的功能。

二、寄存器介绍：

1 、   在 core_cm3.h 中定义了：

…………………………

…………………………

…………………………

五、实例详解

void NVIC_config()// 配置中断

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

//NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);// 选择中断分组 1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;// 选择串口 1 中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;// 抢占式中断优先级设置为０

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority= 3;// 响应式中断优先级设置为3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE;// 使能中断

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

STM32的时钟系统

本文档由“~风中的叶~”整理；QQ：654705188

一、综述：

1、时钟源

在 STM32 中，一共有 5 个时钟源，分别是 HSI 、 HSE 、 LSI 、 LSE 、 PLL 。

①HSI 是高速内部时钟， RC 振荡器，频率为 8MHz ；

②HSE 是高速外部时钟，可接石英 / 陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围是 4MHz –16MHz ；

③LSI 是低速内部时钟， RC 振荡器，频率为 40KHz ；

④LSE 是低速外部时钟，接频率为 32.768KHz的石英晶体；

⑤PLL 为锁相环倍频输出，严格的来说并不算一个独立的时钟源， PLL 的输入可以接 HSI/2 、 HSE 或者 HSE/2 。PLL倍频可选择为 2– 16 倍，但是其输出频率最大不得超过 72MHz 。

其中， 40kHz 的 LSI 供独立看门狗 IWDG 使用，另外它还可以被选择为实时时钟 RTC 的时钟源。另外，实时时钟 RTC 的时钟源还可以选择 LSE ，或者是 HSE 的 128 分频。

STM32 中有一个全速功能的 USB 模块，其串行接口引擎需要一个频率为 48MHz 的时钟源。该时钟源只能从 PLL 端获取，可以选择为 1.5 分频或者 1分频，也就是，当需使用到 USB 模块时， PLL 必须使能，并且时钟配置为 48MHz 或 72MHz 。

另外 STM32 还可以选择一个时钟信号输出到 MCO 脚 (PA.8) 上，可以选择为 PLL 输出的 2分频、 HSI 、 HSE 或者系统时钟。

系统时钟 SYSCLK ，它是提供 STM32 中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可以选择为 PLL 输出、 HSI 、 HSE 。系系统时钟最大频率为 72MHz ，它通过 AHB 分频器分频后送给各个模块使用， AHB 分频器可以选择 1 、 2 、 4 、 8 、 16 、 64 、 128 、 256 、 512 分频，AHB分频器输出的时钟送给 5大模块使用：

       ①送给 AHB 总线、内核、内存和 DMA 使用的 HCLK 时钟；

       ②通过 8分频后送给 Cortex 的系统定时器时钟STCLK；

       ③直接送给 Cortex 的空闲运行时钟 FCLK ；

       ④送给 APB1 分频器。 APB1 分频器可以选择 1 、 2 、 4 、 8 、 16 分频，其输出一路供 APB1 外设使用（ PCLK1 ，最大频率 36MHz ），另一路送给定时器 (Timer)2 、3 、4 倍频器使用。该倍频器根据PCLK1的分频值自动选择 1或者 2倍频，时钟输出供定时器 2、 3、 4使用。

       ⑤送给 APB2 分频器。 APB2 分频器可以选择 1 、 2 、 4 、 8 、 16 分频，其输出一路供 APB2 外设使用（ PCLK2 ，最大频率 72MHz ），另外一路送给定时器 (Timer)1 倍频使用。该倍频器根据PCLK2的分频值自动选择1 或2 倍频，时钟输出供定时器 1使用。另外 APB2 分频器还有一路输出供 ADC 分频器使用，分频后送给 ADC 模块使用。 ADC 分频器可选择为 2 、 4 、 6 、 8 分频。

需要注意的是定时器的倍频器，当 APB 的分频为 1 时，它的倍频值为 1 ，否则它的倍频值就为 2 。

file:///C:/DOCUME~1/LU/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg

2、APB1和APB2连接的模块

①连接在 APB1( 低速外设 )上的设备有： 电源接口、备份接口、 CAN 、 USB 、 I2C1 、 I2C2 、 UART2 、 UART3 、 SPI2 、窗口看门狗、 Timer2 、 Timer3 、 Timer4 。 注意 USB模块虽然需要一个单独的48MHz的时钟信号，但是它应该不是供USB模块工作的时钟，而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块的工作时钟应该是由APB1提供的。

②连接在 APB2 （高速外设）上的设备有： UART1 、 SPI1 、 Timer1 、 ADC1 、 ADC2 、 GPIOx(PA~PE) 、第二功能IO 口。

file:///C:/DOCUME~1/LU/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg

二、寄存器介绍：

typedefstruct

{

  __IO uint32_t CR;

  __IO uint32_t CFGR;

  __IO uint32_t CIR;

  __IO uint32_t APB2RSTR;

  __IO uint32_t APB1RSTR;

  __IO uint32_t AHBENR;

  __IO uint32_t APB2ENR;

  __IO uint32_t APB1ENR;

  __IO uint32_t BDCR;

  __IO uint32_t CSR;

#ifdefSTM32F10X_CL  

  __IO uint32_t AHBRSTR;

  __IO uint32_t CFGR2;

#endif /*STM32F10X_CL */

#if defined(STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined(STM32F10X_HD_VL)   

  uint32_t RESERVED0;

  __IO uint32_t CFGR2;

#endif /*STM32F10X_LD_VL || STM32F10X_MD_VL || STM32F10X_HD_VL */

}RCC_TypeDef;

1、时钟控制寄存器(RCC_CR)：（复位值为0x0000 xx83，内部低速时钟使能和就绪，内部时钟校准）

主要功能：内外部高速时钟的使能和就绪标志（含内部高速时钟校准调整），外部高速时钟旁路，时钟安全系统CSS使能，PLL使能和PLL就绪标志。

2、时钟配置寄存器(RCC_CFGR)：（复位值为0x0000 0000）

主要功能：系统时钟源切换及状态，AHB、APB1、APB2、ADC、USB预分频，PLL输入时钟源选择及HSE输入PLL分频选择，PLL倍频系数，MCO（PA8）引脚微控制器时钟输出。

3、时钟中断寄存器 (RCC_CIR)：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就绪中断标志，HSE时钟失效导致时钟安全系统中断标志，LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就绪中断使能，清除LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就绪中断，清除时钟安全系统中断。

4、APB2外设复位寄存器 (RCC_APB2RSTR)：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：AFIO、IOPA、IOPB、IOPC、IOPD、IOPE、IOPF、IOPG、ADC1、ADC2、TIM1、SPI1、TIM8、USART1、ADC3复位。

5、APB1外设复位寄存器 (RCC_APB1RSTR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、WWDG、SPI2、SPI3、USART2、USART3、USART4、USART5、I2C1、I2C2、USB、CAN、BKP、PWR、DAC复位。

6、AHB外设时钟使能寄存器 (RCC_AHBENR) ：（复位值: 0x0000 0014睡眠模式时SRAM、闪存接口 电路时钟开启）

主要功能：DMA1、DMA2、SRAM、FLITF、CRC、FSMC、SDIO时钟使能。

7、APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：AFIO、IOPA、IOPB、IOPC、IOPD、IOPE、IOPF、IOPG、ADC1、ADC2、TIM1、SPI1、TIM8、USART1、ADC3时钟使能。

8、APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、WWDG、SPI2、SPI3、USART2、USART3、USART4、USART5、I2C1、I2C2、USB、CAN、BKP、PWR、DAC时钟使能。

9、备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：外部低速振荡器使能和就绪标志及旁路、RTC时钟源选择和时钟使能、备份域软件复位。

10、控制/状态寄存器 (RCC_CSR) ：（复位值: 0x0C00 0000 NRST引脚复位标志、上电/掉电复位标志）

主要功能：内部低速振荡器就绪、清除复位标志、NRST引脚复位标志、上电/掉电复位标志、软件复位标志、独立看门狗复位标志、窗口看门狗复位标志、低功耗复位标志。

三、初始化设置

采用8MHz 外部HSE 时钟，在 MDK 编译平台中，程序的时钟设置参数流程如下：

   将 RCC 寄存器重新设置为默认值：RCC_DeInit();

   打开外部高速时钟晶振 HSE ：     RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

   等待外部高速时钟晶振工作：       HSEStartUpStatus= RCC_WaitForHSEStartUp();

   设置 AHB 时钟 (HCLK)：          RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);