STM32-NVIC中断优先级分组-中断优先级设置

STM32-中断优先级管理NVIC

1.NVIC中断优先级分组

NVIC的全称是Nested vectoredinterrupt controller，即嵌套向量中断控制器。STM32F中文参考手册中搜索向量表可以找到相应的中断说明。
CM4/CM7 内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置。
STM32F4/F7并没有使用CM4内核的全部东西，而是只用了它的一部分。
STM32F40xx/STM32F41xx总共有92个中断。10个内核中断，82个可屏蔽中断。
STM32F42xx/STM32F43xx则总共有97个中断。10个内核中断，87个可屏蔽中断。
STM32F76x总共118个中断，10个内核中断，108个可屏蔽中断。

STM32具有16级可编程的中断优先级，而我们常用的就是这些可屏蔽中断。

几十个中断，怎么管理？

首先，对STM32中断进行分组，组0~4。同时，对每个中断设置一个抢占优先级和一个响应优先级值。

分组配置是在寄存器SCB->AIRCR中配置： IP bit[7：4]有4位，2^4=16，所以说它们的优先级可以有16个值，这时候如果是2位抢占优先级，那么它的值可能为0、1、2、3。也就是抢占优先级可以取0到3 。首先进行分组来决定几位抢占优先级、几位响应优先级。数越小它的优先级越高。

组	AIRCR[10：8]	IP bit[7：4]分配情况	分配结果
0	111	0：4	0位抢占优先级，4位响应优先级
1	110	1：3	1位抢占优先级，3位响应优先级
2	101	2：2	2位抢占优先级，2位响应优先级
3	100	3：1	3位抢占优先级，1位响应优先级
4	011	4：0	4位抢占优先级，0位响应优先级

抢占优先级 & 响应优先级区别：

高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。抢占决定了是否能打断别人。
抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。
抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行。
如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；

举例：

假定设置中断优先级组为2，然后设置

中断3(RTC中断)的抢占优先级为2，响应优先级为1。

中断6（外部中断0）的抢占优先级为3，响应优先级为0

中断7（外部中断1）的抢占优先级为2，响应优先级为0。

那么这3个中断的优先级顺序为：中断7>中断3>中断6。

一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，比如分组2，设置好分组之后一般不会再改变分组。随意改变分组会导致中断管理混乱，程序出现意想不到的执行结果。

中断优先级分组函数位于HALLIB中的stm32f7xx_hal_cortex.c：void HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup);

void HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(PriorityGroup));
  
  /* Set the PRIGROUP[10:8] bits according to the PriorityGroup parameter value */
  NVIC_SetPriorityGrouping(PriorityGroup);
}

可以找到IS_NVIC_PRIORITY_GROUP的定义，进而确定PriorityGroup参数怎么写。

#define IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(GROUP) (((GROUP) == NVIC_PRIORITYGROUP_0) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PRIORITYGROUP_1) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PRIORITYGROUP_2) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PRIORITYGROUP_3) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PRIORITYGROUP_4))

在stm32f7xx_hal.c中可以找到HAL_Init函数：其中HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);可以看到中断分组为2 。

HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)
{
  /* Configure Flash prefetch and Instruction cache through ART accelerator */ 
#if (ART_ACCLERATOR_ENABLE != 0)
   __HAL_FLASH_ART_ENABLE();
#endif /* ART_ACCLERATOR_ENABLE */

  /* Set Interrupt Group Priority */
  HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);

  /* Use systick as time base source and configure 1ms tick (default clock after Reset is HSI) */
  HAL_InitTick(TICK_INT_PRIORITY);
  
  /* Init the low level hardware */
  HAL_MspInit();
  
  /* Return function status */
  return HAL_OK;
}

2.NVIC中断优先级设置

分组设置好之后，怎么设置单个中断的抢占优先级和响应优先级？

中断设置相关寄存器：

_IO uint8_t IP[240]; //中断优先级控制的寄存器组

_IO uint32_t ISER[8]; //中断使能寄存器组
_IO uint32_t ICER[8]; //中断失能寄存器组
_IO uint32_t ISPR[8]; //中断挂起寄存器组
_IO uint32_t ICPR[8]; //中断解挂寄存器组
_IO uint32_t IABR[8]; //中断激活标志位寄存器组

位于core_cm7.h中：NVIC_Type结构体中成员变量就是那些寄存器。

/**
  \brief  Structure type to access the Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC).
 */
typedef struct
{
  __IOM uint32_t ISER[8U];               /*!< Offset: 0x000 (R/W)  Interrupt Set Enable Register */
        uint32_t RESERVED0[24U];
  __IOM uint32_t ICER[8U];               /*!< Offset: 0x080 (R/W)  Interrupt Clear Enable Register */
        uint32_t RSERVED1[24U];
  __IOM uint32_t ISPR[8U];               /*!< Offset: 0x100 (R/W)  Interrupt Set Pending Register */
        uint32_t RESERVED2[24U];
  __IOM uint32_t ICPR[8U];               /*!< Offset: 0x180 (R/W)  Interrupt Clear Pending Register */
        uint32_t RESERVED3[24U];
  __IOM uint32_t IABR[8U];               /*!< Offset: 0x200 (R/W)  Interrupt Active bit Register */
        uint32_t RESERVED4[56U];
  __IOM uint8_t  IP[240U];               /*!< Offset: 0x300 (R/W)  Interrupt Priority Register (8Bit wide) */
        uint32_t RESERVED5[644U];
  __OM  uint32_t STIR;                   /*!< Offset: 0xE00 ( /W)  Software Trigger Interrupt Register */
}  NVIC_Type;

对于每个中断怎么设置优先级？

中断优先级控制的寄存器组：IP[240]，全称是：Interrupt Priority Registers

240个8位寄存器，每个中断使用一个寄存器来确定优先级。STM32F40x系列一共82个可屏蔽中断，使用IP[81]~IP[0]。

每个IP寄存器的高4位用来设置抢占和响应优先级（根据分组），低4位没有用到。

在stm32f7xx_hal_cortex.c可找到：

/**
  * @brief  Sets the priority of an interrupt.
  * @param  IRQn: External interrupt number.
  *         This parameter can be an enumerator of IRQn_Type enumeration
  *         (For the complete STM32 Devices IRQ Channels list, please refer to the appropriate CMSIS device file (stm32f7xxxx.h))
  * @param  PreemptPriority: The preemption priority for the IRQn channel.
  *         This parameter can be a value between 0 and 15
  *         A lower priority value indicates a higher priority 
  * @param  SubPriority: the subpriority level for the IRQ channel.
  *         This parameter can be a value between 0 and 15
  *         A lower priority value indicates a higher priority.          
  * @retval None
  */
void HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t PreemptPriority, uint32_t SubPriority)
{ 
  uint32_t prioritygroup = 0x00;
  
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_NVIC_SUB_PRIORITY(SubPriority));
  assert_param(IS_NVIC_PREEMPTION_PRIORITY(PreemptPriority));
  
  prioritygroup = NVIC_GetPriorityGrouping();
  
  NVIC_SetPriority(IRQn, NVIC_EncodePriority(prioritygroup, PreemptPriority, SubPriority));
}

中断优先级设置步骤：

• 系统运行后在HAL_Init函数中设置中断优先级分组。调用函数：
  HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);
  //中断优先级分组2 整个系统执行过程中，只设置一次中断分组。
• 针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级：
  void HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t
  PreemptPriority, uint32_t SubPriority);
• 使能中断通道:
  void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn);

void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_NVIC_DEVICE_IRQ(IRQn));
  
  /* Enable interrupt */
  NVIC_EnableIRQ(IRQn);
}