STM32 中斷向量，優先級

STM32(Cortex-M3)中的優先級概念
STM32(Cortex-M3)中有兩個優先級的概念——搶占式優先級和響應優先級，有人把響應優先級稱作亞優先級或副優先級，每個中斷源都需要被指定這兩種優先級。

具有高搶占式優先級的中斷可以在具有低搶占式優先級的中斷處理過程中被響應，即中斷嵌套，或者說高搶占式優先級的中斷可以嵌套低搶占式優先級的中斷。

當兩個中斷源的搶占式優先級相同時，這兩個中斷將沒有嵌套關系，當一個中斷到來后，如果正在處理另一個中斷，這個后到來的中斷就要等到前一個中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個中斷同時到達，則中斷控制器根據他們的響應優先級高低來決定先處理哪一個；如果他們的搶占式優先級和響應優先級都相等，則根據他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個。

既然每個中斷源都需要被指定這兩種優先級，就需要有相應的寄存器位記錄每個中斷的優先級；在Cortex-M3中定義了8個比特位用于設置中斷源的優先級，這8個比特位可以有8種分配方式，如下：

所有8位用于指定響應優先級
最高1位用于指定搶占式優先級，最低7位用于指定響應優先級
最高2位用于指定搶占式優先級，最低6位用于指定響應優先級
最高3位用于指定搶占式優先級，最低5位用于指定響應優先級
最高4位用于指定搶占式優先級，最低4位用于指定響應優先級
最高5位用于指定搶占式優先級，最低3位用于指定響應優先級
最高6位用于指定搶占式優先級，最低2位用于指定響應優先級
最高7位用于指定搶占式優先級，最低1位用于指定響應優先級

這就是優先級分組的概念。




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Cortex-M3允許具有較少中斷源時使用較少的寄存器位指定中斷源的優先級，因此STM32把指定中斷優先級的寄存器位減少到4位，這4個寄存器位的分組方式如下：

第0組：所有4位用于指定響應優先級
第1組：最高1位用于指定搶占式優先級，最低3位用于指定響應優先級
第2組：最高2位用于指定搶占式優先級，最低2位用于指定響應優先級
第3組：最高3位用于指定搶占式優先級，最低1位用于指定響應優先級
第4組：所有4位用于指定搶占式優先級

可以通過調用STM32的固件庫中的函數NVIC_PriorityGroupConfig()選擇使用哪種優先級分組方式，這個函數的參數有下列5種：

NVIC_PriorityGroup_0 => 選擇第0組
NVIC_PriorityGroup_1 => 選擇第1組
NVIC_PriorityGroup_2 => 選擇第2組
NVIC_PriorityGroup_3 => 選擇第3組
NVIC_PriorityGroup_4 => 選擇第4組

接下來就是指定中斷源的優先級，下面以一個簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優先級和響應優先級：

// 選擇使用優先級分組第1組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

中斷設置：時能中斷->優先級分組方式（對應的每個中斷都有）->設定搶占式優先級別->設定響應優先級別->調用NVIC_Init(&xx)
// 使能EXTI0中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 指定搶占式優先級別1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應優先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

// 使能EXTI9_5中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定搶占式優先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應優先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

要注意的幾點是：

1）如果指定的搶占式優先級別或響應優先級別超出了選定的優先級分組所限定的范圍，將可能得到意想不到的結果；

2）搶占式優先級別相同的中斷源之間沒有嵌套關系；

3）如果某個中斷源被指定為某個搶占式優先級別，又沒有其它中斷源處于同一個搶占式優先級別，則可以為這個中斷源指定任意有效的響應優先級別。

二，開關總中斷：

在STM32/Cortex-M3中是通過改變CPU的當前優先級來允許或禁止中斷。
PRIMASK位：只允許NMI和hard fault異常，其他中斷/異常都被屏蔽(當前CPU優先級=0)。
FAULTMASK位：只允許NMI，其他所有中斷/異常都被屏蔽(當前CPU優先級=-1)。

在STM32固件庫中(stm32f10x_nvic.c和stm32f10x_nvic.h) 定義了四個函數操作PRIMASK位和FAULTMASK位，改變CPU的當前優先級，從而達到控制所有中斷的目的。

下面兩個函數等效于關閉總中斷：
void NVIC_SETPRIMASK(void)；
void NVIC_SETFAULTMASK(void)；

下面兩個函數等效于開放總中斷：
void NVIC_RESETPRIMASK(void)；
void NVIC_RESETFAULTMASK(void)；

上面兩組函數要成對使用，不能交叉使用。

例如：

第一種方法：
NVIC_SETPRIMASK()； //關閉總中斷
NVIC_RESETPRIMASK()；//開放總中斷

第二種方法：
NVIC_SETFAULTMASK()； //關閉總中斷
NVIC_RESETFAULTMASK()；//開放總中斷

常常使用

NVIC_SETPRIMASK(); // Disable Interrupts
NVIC_RESETPRIMASK(); // Enable Interrupts

STM32中斷流程處理

作為我的一個習慣，學習某一個平臺的東西，總是先要摸清楚中斷的處理流程，當然是從文件代碼級的流程分析了。

下面就說下stm32的中斷流程。我們知道，stm32的庫中寫好了很多的驅動程序，可以說包括了所有的。同時也提供很多數據處理方式，例如串口的讀寫，用戶可以選擇輪詢、中斷、DMA等3中方式來處理。

關于中斷，stm32的庫中做好了框架，用戶只要填寫好幾個函數的實現就ok了，就像網上說的，這就是傻瓜式開發。

了解中斷，首先要知道stm32f10x_it.c這個文件，一般情況下是和main文件在同一個目錄下的。打開這個文件，我們可以看到xyz_IRQHandler函數的實現，雖然說是實現，但是幾乎都是空的。對了，這些函數就是要用戶填寫的中斷處理函數，如果你用到了哪個中斷來做相應的處理，你就要填寫相應的中斷處理函數，需要根據各外設的實際情況來填寫，但是一般都會有關閉和開啟中斷。在這個文件中還有很多系統相關的中斷處理函數，例如系統時鐘SysTickHandler。具體的實現可以參考stm32fwlibFWLibexamples下的各例子。

到這里，我們也只不過看了中斷的處理函數，而這些處理函數是如何被硬件中斷調用的呢？嗯，說到這里就不得不提一下stm32f10x_vector.c這個文件了。內容如下：
typedef void( *intfunc )( void );
typedef union { intfunc __fun; void * __ptr; } intvec_elem;

/**************************************************************
__sfe是IAR的“段操作符”segment operator。表示取某個段的后一個字節的地址。
比如"CSTACK"定義為0x20001000~0x20001fff。那__sfe( "CSTACK" ) 就得到0x20002000這個值，剛好用來初始化msp堆棧指針。
注意使用segment operator前，需要先定義段名如下： #pragma segment="CSTACK"
RSTACK 程序返回用的，保存的是程序調用函數的返回地址 , 你填寫的數值 X 2才是占用的字節數
CSTACK 函數局部變量用的區域，所有的功能函數使用的局部變量都是從這個堆棧申請使用的，用完了再還回去。子函數里面用到的局部變量都是在這里面取來用的.
*****************************************************************/

//IAR對所用語言（這里是C）做的一些擴展，也就是說這里可以用擴展的功能
#pragma language=extended#pragma segment="CSTACK"

void __iar_program_start( void );

/*****************************************************************
把中斷向量表放到中斷向量表該放的地方。 如果沒有次句，中斷向量被當作普通常變量處理，被放置的位置由編譯器連接后確定。
在.icf文件中有place at address mem:__ICFEDIT_intvec_start__ { readonly section .intvec };
******************************************************************/
#pragma location = ".intvec"

/* STM32F10x Vector Table entries */
const intvec_elem __vector_table[] =
{
{ .__ptr = __sfe( "CSTACK" ) },
&__iar_program_start,
NMIException,
HardFaultException,
MemManageException,
BusFaultException,
UsageFaultException,
0, 0, 0, 0, /* Reserved */
vPortSVCHandler,
DebugMonitor,
0, /* Reserved */
xPortPendSVHandler,
xPortSysTickHandler,
WWDG_IRQHandler,
PVD_IRQHandler,
TAMPER_IRQHandler,
RTC_IRQHandler,
FLASH_IRQHandler,
RCC_IRQHandler,
EXTI0_IRQHandler,
EXTI1_IRQHandler,
EXTI2_IRQHandler,
EXTI3_IRQHandler,
EXTI4_IRQHandler,
DMAChannel1_IRQHandler,
DMAChannel2_IRQHandler,
DMAChannel3_IRQHandler,
DMAChannel4_IRQHandler,
DMAChannel5_IRQHandler,
DMAChannel6_IRQHandler,
DMAChannel7_IRQHandler,
ADC_IRQHandler,
USB_HP_CAN_TX_IRQHandler,
USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler,
CAN_RX1_IRQHandler,
CAN_SCE_IRQHandler,
EXTI9_5_IRQHandler,
TIM1_BRK_IRQHandler,
TIM1_UP_IRQHandler,
TIM1_TRG_COM_IRQHandler,
TIM1_CC_IRQHandler,
vTimer2IntHandler,
TIM3_IRQHandler,
TIM4_IRQHandler,
I2C1_EV_IRQHandler,
I2C1_ER_IRQHandler,
I2C2_EV_IRQHandler,
I2C2_ER_IRQHandler,
SPI1_IRQHandler,
SPI2_IRQHandler,
vUARTInterruptHandler,
USART2_IRQHandler,
USART3_IRQHandler,
EXTI15_10_IRQHandler,
RTCAlarm_IRQHandler,
USBWakeUp_IRQHandler,
};
現在我們清楚了，這兒就是中斷向量表，每一個item對應一個中斷或異常處理，這里item的填寫要和stm32spec中的Interrupt and exception vectors一節中的列表中的順序一致。

說道這里，又有一個問題，這個向量表是放在何處的呢？上面對.intvec的解釋可以看出是被鏈接器放到了一個地址上（這里是0x08000000，NVIC_VectTab_FLASH）。但是stm32是怎么知道這個地址的呢，也許有個默認值，或者是就這一個固定值？）。我們在stm32f10x_nvic.c文件中發現下面這樣的一個函數
void NVIC_SetVectorTable(u32 NVIC_VectTab, u32 Offset)
{
/* Check the parameters */
assert(IS_NVIC_VECTTAB(NVIC_VectTab));
assert(IS_NVIC_OFFSET(Offset));

SCB->ExceptionTableOffset = (((u32)Offset << 0x07) & (u32)0x1FFFFF80);
SCB->ExceptionTableOffset |= NVIC_VectTab;
}
同時在example目錄下有vectortable_relocation這樣的一個例子：This example describes how to use the NVIC firmware library to set the CortexM3 vector table in a specific address other than default.
在這個例子里面就是直接調用了上面的那個函數，似乎意思很明顯了。但是SCB->ExceptionTableOffset是如何起作用的呢？

著重解釋這個問題，先看一組定義：【stm32f10x_map.b】
/* System Control Space memory map */
#define SCS_BASE ((u32)0xE000E000)
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010)
#define NVIC_BASE (SCS_BASE + 0x0100)
#define SCB_BASE (SCS_BASE + 0x0D00)
#ifdef _SCB
#define SCB ((SCB_TypeDef *) SCB_BASE)
#endif
typedef struct
{
vu32 CPUID;
vu32 IRQControlState;
vu32 ExceptionTableOffset;
vu32 AIRC;
vu32 SysCtrl;
vu32 ConfigCtrl;
vu32 SystemPriority[3];
vu32 SysHandlerCtrl;
vu32 ConfigFaultStatus;
vu32 HardFaultStatus;
vu32 DebugFaultStatus;
vu32 MemoryManageFaultAddr;
vu32 BusFaultAddr;
} SCB_TypeDef;

其實這里主要就是要弄清楚這個SCB是什么意思，因為這個結構是映射到一個物理地址上的。像別的控制寄存器都是這么個玩法，莫非這也是個某類控制器。google一下，果然對于系統控制寄存器組【上篇文章有提到】STM32的固件庫中有如下定義：
typedef struct
{
vuc32 CPUID;
vu32 ICSR;
vu32 VTOR;
vu32 AIRCR;
vu32 SCR;
vu32 CCR;
vu32 SHPR[3];
vu32 SHCSR;
vu32 CFSR;
vu32 HFSR;
vu32 DFSR;
vu32 MMFAR;
vu32 BFAR;
vu32 AFSR;
} SCB_TypeDef; /* System Control Block Structure */
它們對應ARM手冊中的名稱為
CPUID = CPUID Base Register
ICSR = Interrupt Control State Register
VTOR = Vector Table Offset Register
AIRCR = Application Interrupt/Reset Control Register
SCR = System Control Register
CCR = Configuration Control Register
SHPR = System Handlers Priority Register
SHCSR = System Handler Control and State Register
CFSR = Configurable Fault Status Registers
HFSR = Hard Fault Status Register
DFSR = Debug Fault Status Register
MMFAR = Mem Manage Address Register
BFAR = Bus Fault Address Register
AFSR = Auxiliary Fault Status Register

至此，我們終于清楚了，這個中斷向量表的地址，最終是要寫到某個控制器中去。那這么說來，上述的0x08000000可以是個別的值了，只要保證這一處的地址不能被別的程序訪問就行了。