news 2026/4/18 3:47:42

STM32笔记归纳6：中断

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张小明

前端开发工程师

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STM32笔记归纳6：中断

中断

目录

中断

一、中断的概念

1.1.中断的基本概念

1.2.中断编程举例

二、中断优先级

2.1.中断优先级的概念

2.2.中断优先级的表示方法

2.2.1中断结构框图

2.2.2.嵌套中断向量控制器（NVIC）

2.3.抢占优先级与中断嵌套

2.4.子占优先级与中断排队

2.5.练习

三、串口中断编程实验

3.1.编写闪灯代码

3.2.初始化串口

3.3.让RxNE标志位触发中断

3.4.配置NVIC模块

3.4.1.配置中断优先级分组

3.4.2.设置中断优先级、闭合开关

3.5.编写中断响应函数

3.6.总代码

一、中断的概念

1.1.中断的基本概念

单片机应对突发事件的一种

生活中的突发事件：

单片机的突发事件：

常规程序：

中断相应函数：

1.2.中断编程举例

串口发送数据控制LED闪烁速率

闪灯程序：

串口数据接收程序：

如果直接合并程序：

假设亮灯需要100ms，灭灯需要100ms，一次完整的闪灯周期为200ms

但只有在每次执行判断串口RXNE标志位时才会检查串口是否有数据

如果数据在闪灯延迟期间送达，就会被延迟到下一次轮询时才能处理

串口波特率为115200bps，数据帧格式为1位停止位+8位数据位+1位校验位

115200 / 10 = 11520，串口每秒中最多可以接收11520个字节

如果使用中断：

当串口接收到数据时，会触发中断

CPU立即停止主循环的闪灯程序

转而去执行中断服务函数来读取并且处理数据

二、中断优先级

2.1.中断优先级的概念

在第一个事例中：

正在给病人1看病，病人2比病人3先到，但病人3需要赶火车，所以先看病人3

在第二个事例中：

正在给病人4看病，但病人5病情较急，所以先给病人5看病

优先级：优先处理重要紧急的事情，用数字表示中断的紧急程度

2.2.中断优先级的表示方法

2.2.1中断结构框图

片上外设：芯片内部模块，每一种模块都有对应的功能

中断：芯片上的片上外设可以产生中断

例：USART模块的全局中断（由标志位控制）

嵌套中断向量控制器（NVIC）：中断的管理员，根据中断的优先级进行排队、嵌套

中断时序图：反映中断的时序流程

中断向量表：CPU响应中断时，从中断向量表中寻找中断响应函数

2.2.2.嵌套中断向量控制器（NVIC）
  • 配置中断优先级分组
  • 设置抢占优先级和子优先级
  • 控制中断开关

2.3.抢占优先级与中断嵌套

中断嵌套：更高优先级的中断打断正在执行的中断

中断嵌套的条件：新中断的抢占优先级更高

示例：

假设中断优先级分组为2

序号抢占优先级子优先级
中断1100110（2）01（1）
中断2100010（2）00（0）
中断3001100（0）11（3）
中断4111011（3）10（2）

注：抢占优先级越小，优先级越高

判断：

中断1的抢占优先级与中断2的抢占优先级都为2，不会发生中断嵌套

中断3的抢占优先级比中断1的抢占优先级小，所以比中断1的优先级高，会发生中断嵌套

中断1的抢占优先级比中断4的抢占优先级小，所以中断1的优先级高，不会发生中断嵌套

2.4.子占优先级与中断排队

中断排队：优先级相仿，等待前一个中断执行完再处理新中断

  • 因为抢占优先级相仿，不会打断当前中断的执行
  • 子占优先级高的排在前面
  • 子占优先级相同，则根据先来后到排队

2.5.练习

中断优先级分组2

三、串口中断编程实验

3.1.编写闪灯代码

#include "stm32f10x.h" #include "delay.h" //声明板载LED初始化函数 void App_OnBoardLED_Init(void); //创建闪灯间隔变量 uint32_t blinkInterval = 1000; int main(void) { App_OnBoardLED_Init(); while(1) { /*点亮板载LED*/ GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); /*延迟*/ Delay(blinkInterval); /*熄灭板载LED*/ GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_SET); /*延迟*/ Delay(blinkInterval); } } //创建板载LED初始化函数 void App_OnBoardLED_Init(void) { /*启动GPIOC时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); /*声明GPIO结构变量*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; /*选择PC13引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; /*输出开漏模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; /*最大输出速率为2MHz*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; /*初始化PA0引脚*/ GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct); }

3.2.初始化串口

//创建USART1初始化函数 void App_USART1_Init(void) { /*GPIO结构前置声明*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //配置发送端Tx对应的PA9引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA9引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /*设置复用输出推挽模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; /*最大输出速度为10MHz*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; /*初始化PA9引脚*/ GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //配置接收端Rx对应的PA10引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA10引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; /*设置输入上拉模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; /*初始化PA10引脚*/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); //初始化串口 /*开启USART1模块时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); /*USART结构前置声明*/ USART_InitTypeDef USART_InitStruct; /*波特率为115200*/ USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200; /*硬件流控设为无*/ USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; /*数据位为8位*/ USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; /*停止位为1位*/ USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; /*校验方式为无*/ USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; /*收发方向为双向*/ USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; /*初始化USART1*/ USART_Init(USART1,&USART_InitStruct); /*闭合串口总开关*/ USART_Cmd(USART1,ENABLE); }

3.3.让RxNE标志位触发中断

每当串口接收到数据时，就要产生一个中断

可以通过串口的RxNE标志位判断

每当RxNE从0变为1时，说明串口收到数据

逻辑或门：

只要有一个数据为1，就输出1

只有当所有数据为0，才输出0

要想使标志位触发中断

需要闭合中断屏蔽开关

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx,uint16_t USART_IT,FunctionalState NewState);

解析：

参数1：串口的名称 USART1 USART2

参数2：标志位的名称

  • USART_IT_TXE
  • USART_IT_TC
  • USART_IT_RXNE
  • USART_IT_PE
  • USART_IT_ERR

参数3：开关状态

  • 闭合：ENABLE
  • 断开：DISABLE

作用：配置USART的中断函数

//创建USART1初始化函数 void App_USART1_Init(void) { /*GPIO结构前置声明*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //配置发送端Tx对应的PA9引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA9引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /*设置复用输出推挽模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; /*最大输出速度为10MHz*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; /*初始化PA9引脚*/ GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //配置接收端Rx对应的PA10引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA10引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; /*设置输入上拉模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; /*初始化PA10引脚*/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); //初始化串口 /*开启USART1模块时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); /*USART结构前置声明*/ USART_InitTypeDef USART_InitStruct; /*波特率为115200*/ USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200; /*硬件流控设为无*/ USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; /*数据位为8位*/ USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; /*停止位为1位*/ USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; /*校验方式为无*/ USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; /*收发方向为双向*/ USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; /*初始化USART1*/ USART_Init(USART1,&USART_InitStruct); /*闭合串口总开关*/ USART_Cmd(USART1,ENABLE); //配置中断 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); }

3.4.配置NVIC模块

3.4.1.配置中断优先级分组
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

解析：

参数：分组方式选择

  • NVIC_PriorityGroup_0：0位抢占优先级，4位子优先级
  • NVIC_PriorityGroup_1：1位抢占优先级，3位子优先级
  • NVIC_PriorityGroup_2：2位抢占优先级，2位子优先级
  • NVIC_PriorityGroup_3：3位抢占优先级，1位子优先级
  • NVIC_PriorityGroup_4：4位抢占优先级，0位子优先级

3.4.2.设置中断优先级、闭合开关
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

解析：

参数：初始化的参数结构体地址

作用：初始化NVIC，配置NVIC的各种参数

补充：NVIC_InitTypeDef结构

struct NVIC_InitTypeDef { uint8_t NVIC_IRQChannel; uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; FunctioalState NVIC_IRQChannelCmd; };

分析：

1.NVIC_IRQChannel：中断的名称（见stm32f10.h IRQn）

2.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级

3.NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级

4.NVIC_IRQChannelCmd：开关状态

int main(void) { /*设置中断优先级分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); App_OnBoardLED_Init(); App_USART1_Init()； while(1) { /*点亮板载LED*/ GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); /*延迟*/ Delay(blinkInterval); /*熄灭板载LED*/ GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_SET); /*延迟*/ Delay(blinkInterval); } } //创建USART1初始化函数 void App_USART1_Init(void) { /*GPIO结构前置声明*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //配置发送端Tx对应的PA9引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA9引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /*设置复用输出推挽模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; /*最大输出速度为10MHz*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; /*初始化PA9引脚*/ GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //配置接收端Rx对应的PA10引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA10引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; /*设置输入上拉模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; /*初始化PA10引脚*/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); //初始化串口 /*开启USART1模块时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); /*USART结构前置声明*/ USART_InitTypeDef USART_InitStruct; /*波特率为115200*/ USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200; /*硬件流控设为无*/ USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; /*数据位为8位*/ USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; /*停止位为1位*/ USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; /*校验方式为无*/ USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; /*收发方向为双向*/ USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; /*初始化USART1*/ USART_Init(USART1,&USART_InitStruct); /*闭合串口总开关*/ USART_Cmd(USART1,ENABLE); //配置中断 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //配置NVIC /*声明NVIC结构变量*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; /*设置USART1中断名称*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; /*设置抢占优先级*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; /*子优先级*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; /*闭合中断开关*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; /*初始化NVIC*/ NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); }

3.5.编写中断响应函数

//创建USART中断响应函数 void USART1_IRQHandler(void) { /*判断中断产生原因*/ if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) == SET) { uint8_t dataRcvd = USART_ReceiveData(USART1); if(dataRcvd == '0') { blinkInterval = 1000; } else if(dataRcvd == '1') { blinkInterval = 200; } else if(dataRcvd == '2') { blinkInterval = 50; } } }

3.6.总代码

#include "stm32f10x.h" #include "delay.h" //声明板载LED初始化函数 void App_OnBoardLED_Init(void); //声明USART1初始化函数 void App_USART1_Init(void); //声明USART中断响应函数 void USART1_IRQHandler(void); //创建闪灯间隔变量 uint32_t blinkInterval = 1000; int main(void) { /*设置中断优先级分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); App_OnBoardLED_Init(); App_USART1_Init(); while(1) { /*点亮板载LED*/ GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); /*延迟*/ Delay(blinkInterval); /*熄灭板载LED*/ GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_SET); /*延迟*/ Delay(blinkInterval); } } //创建USART中断响应函数 void USART1_IRQHandler(void) { /*判断中断产生原因*/ if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) == SET) { uint8_t dataRcvd = USART_ReceiveData(USART1); if(dataRcvd == '0') { blinkInterval = 1000; } else if(dataRcvd == '1') { blinkInterval = 200; } else if(dataRcvd == '2') { blinkInterval = 50; } } } //创建USART1初始化函数 void App_USART1_Init(void) { /*GPIO结构前置声明*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //配置发送端Tx对应的PA9引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA9引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /*设置复用输出推挽模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; /*最大输出速度为10MHz*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; /*初始化PA9引脚*/ GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //配置接收端Rx对应的PA10引脚 /*开启GPIOA时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /*选择PA10引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; /*设置输入上拉模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; /*初始化PA10引脚*/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); //初始化串口 /*开启USART1模块时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); /*USART结构前置声明*/ USART_InitTypeDef USART_InitStruct; /*波特率为115200*/ USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200; /*硬件流控设为无*/ USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; /*数据位为8位*/ USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; /*停止位为1位*/ USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; /*校验方式为无*/ USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; /*收发方向为双向*/ USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; /*初始化USART1*/ USART_Init(USART1,&USART_InitStruct); /*闭合串口总开关*/ USART_Cmd(USART1,ENABLE); //配置中断 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //配置NVIC /*声明NVIC结构变量*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; /*设置USART1中断名称*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; /*设置抢占优先级*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; /*子优先级*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; /*闭合中断开关*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; /*初始化NVIC*/ NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); } //创建板载LED初始化函数 void App_OnBoardLED_Init(void) { /*启动GPIOC时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); /*声明GPIO结构变量*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; /*选择PC13引脚*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; /*输出开漏模式*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; /*最大输出速率为2MHz*/ GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; /*初始化PA0引脚*/ GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct); }
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