STM32-异常与中断

在使用单片机的时候我们常用到的中断，但是但是我们常说的中断都是由（内核的）外部事件引起的、正常的紧急事件。而异常与我们所说的中断相似，但也有不同之处。

异常（内核中断）和外部中断

异常是CPU内部产生的中断，即在CPU执行特定指令的时候出现的非法情况，如除数为0等等，所以不可能在执行指令期间发生异常，只会在执行一条指令后有可能发生，所以也称同步中断。而中断则是一种异步的，它与特定的进程是无关的，又称为异步中断。

CM3 内核支持 256 个中断，其中包含了 16 个内核中断（主要用于系统异常）和 240 个外部中断，并且具有 3 个固定的高优先级和256级（8位）的可编程中断设置。因为芯片设计者可以修改 CM3 的硬件描述源代码，所以做成芯片后，支持的中断源数目常常不到 240 个，并且优先级的位数也由芯片厂商最终决定，实际上支持的优先级数会少于256级（8位），如 8 级（3位），16 级（4位），32（5位） 级等。需要注意的是CM3允许的最少使用位数为3个位，即至少支持8级优先级。

STM32 有 84 个中断，包括 16 个内核中断和 68 个外部中断，具有 16 级（4位）可编程的中断优先级。而我们常用的就是这 68 个可屏蔽中断，但是 STM32 的 68 个可屏蔽中断，在 STM32F103 系列上面，又只有 60 个（在 107 系列才有 68 个）。

内核中断

内核中断如下图所示

需要了解的是NMI，不可屏蔽中断。我们知道，对于可屏蔽中断，除了受本身的屏蔽位的控制外，还都要受一个总的控制，即CPU标志寄存器中的中断允许标志位IF(Interrupt Flag)的控制，IF位为1，可以得到CPU的响应，否则，得不到响应。对于不可屏蔽中断，CPU收到有效的NMI中断中断信号必须进行响应！不需要发出中断请求！不可屏蔽中断通常用于故障处理(如系统掉电等)。

外部中断

CM3内核的外部中断如下图所示，他们被芯片设计厂商定义为各种片上外设的中断请求接口。

中断向量表

当发生了异常并且要响应它时，CM3 需要定位其处理例程的入口地址。这些入口地址存储在所谓的“（异常）向量表”中。我们在启动文件中可以看到中断向量表，这里详细列举了该启动文件支持的所有中断，下面这个是STM32F103的启动文件。

__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack

                DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler

                DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler

                DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler

                DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler

                DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler

                DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler

                DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler

                DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

                ; External Interrupts

                DCD     WWDG_IRQHandler            ; Window Watchdog

                DCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detect

                DCD     TAMPER_IRQHandler          ; Tamper

                DCD     RTC_IRQHandler             ; RTC

                DCD     FLASH_IRQHandler           ; Flash

                DCD     RCC_IRQHandler             ; RCC

                DCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0

                DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1

                DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2

                DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3

                DCD     EXTI4_IRQHandler           ; EXTI Line 4

                DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler   ; DMA1 Channel 1

                DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler   ; DMA1 Channel 2

                DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler   ; DMA1 Channel 3

                DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler   ; DMA1 Channel 4

                DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler   ; DMA1 Channel 5

                DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler   ; DMA1 Channel 6

                DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler   ; DMA1 Channel 7

                DCD     ADC1_2_IRQHandler          ; ADC1_2

                DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  ; USB High Priority or CAN1 TX

                DCD     USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low  Priority or CAN1 RX0

                DCD     CAN1_RX1_IRQHandler        ; CAN1 RX1

                DCD     CAN1_SCE_IRQHandler        ; CAN1 SCE

                DCD     EXTI9_5_IRQHandler         ; EXTI Line 9..5

                DCD     TIM1_BRK_IRQHandler        ; TIM1 Break

                DCD     TIM1_UP_IRQHandler         ; TIM1 Update

                DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM1 Trigger and Commutation

                DCD     TIM1_CC_IRQHandler         ; TIM1 Capture Compare

                DCD     TIM2_IRQHandler            ; TIM2

                DCD     TIM3_IRQHandler            ; TIM3

                DCD     TIM4_IRQHandler            ; TIM4

                DCD     I2C1_EV_IRQHandler         ; I2C1 Event

                DCD     I2C1_ER_IRQHandler         ; I2C1 Error

                DCD     I2C2_EV_IRQHandler         ; I2C2 Event

                DCD     I2C2_ER_IRQHandler         ; I2C2 Error

                DCD     SPI1_IRQHandler            ; SPI1

                DCD     SPI2_IRQHandler            ; SPI2

                DCD     USART1_IRQHandler          ; USART1

                DCD     USART2_IRQHandler          ; USART2

                DCD     USART3_IRQHandler          ; USART3

                DCD     EXTI15_10_IRQHandler       ; EXTI Line 15..10

                DCD     RTCAlarm_IRQHandler        ; RTC Alarm through EXTI Line

                DCD     USBWakeUp_IRQHandler       ; USB Wakeup from suspend

__Vectors_End

优先级

内核中断编号1-3为3 个系统异常：复位，NMI 以及硬 fault，它们是不可编程的有固定的优先级，并且它们的优先级号是负数，从而高于所有其它异常（优先级的数值越小，则优先级越高），所有其它异常的优先级则都是可编程的（优先级不能使负数）。

CM3支持中断嵌套，NMI和外部中断优先级由NVIC中断管理器进行管理。我们知道STM32支持16级（4位）可编程优先级，与51单片机不同，这里的优先级包括了抢占优先级和响应优先级（或称亚优先级）。即抢占优先级和响应优先级共占4位，共同构成了16级（4位）优先级。根据抢占优先级和响应优先级分别占多少位，STM32 将中断分为 5 个组，组 0~4，对应关系如下：