中断优先级与NVIC：处理多个中断请求

# 一、理解中断机制

## 1.1 什么是中断
中断是指计算机执行程序时，出现某个事件或条件满足时，暂时中止当前任务，转而去执行与该事件或条件相关的一段程序，待处理完毕后再返回原来的任务。中断的出现可以打破程序的顺序执行，提高计算机的处理效率。

## 1.2 中断的作用
中断机制可以用于实现硬件设备的异步处理，如处理外部设备的输入输出、时钟中断、硬件故障等。它可以及时响应各种事件，保证计算机的稳定性和实时性。

## 1.3 中断优先级的重要性
在多个中断请求同时发生的情况下，中断优先级的设置和处理顺序决定了哪个中断会被优先处理。正确设置中断优先级可以保证关键任务的及时处理，提高系统的可靠性和效率。在实时系统中，合理设置中断优先级是非常关键的。
## 二、 中断优先级的概念

中断优先级是指不同中断请求之间的相对重要性或优先级。当多个中断同时发生时，中断优先级决定了处理器在响应中断请求时的先后顺序。

### 2.1 中断优先级的定义

在中断系统中，每个中断都有一个优先级级别，用于决定中断请求在发生时是否能立即得到处理。优先级较高的中断请求将优先得到处理，而优先级较低的中断请求则可能被延迟处理或被忽略。

### 2.2 中断优先级的分类

中断优先级的分类可以根据具体的处理器架构而定，一般分为硬件优先级和软件优先级。

#### 2.2.1 硬件优先级

硬件优先级是由硬件设计决定的，通常以位向量的形式存在。每个中断请求都对应一个优先级位，比如8位向量可以表示256个不同的优先级级别，而32位向量可以表示4294967295个不同的优先级级别。

#### 2.2.2 软件优先级

软件优先级是由软件编程人员通过配置和设置来确定的。可以通过编程的方式修改和调整中断优先级的顺序。

### 2.3 中断优先级的冲突与解决方法

在某些情况下，当多个中断同时请求处理时，可能会产生中断优先级的冲突。冲突可能导致优先级较低的中断无法得到处理或被延迟处理。

为了解决冲突问题，可以采用以下方法：

- 合理设置不同中断的优先级，根据具体应用需求确定各个中断的优先级级别。
- 避免中断嵌套调用的情况，尽量减少中断请求的处理时间，以提高中断处理效率。
- 使用中断分级的方式，将不同优先级的中断分为若干个互斥组，避免同一组内的中断请求产生冲突。

总结：

中断优先级是中断系统中非常重要的一个概念，它影响着中断请求的响应顺序和处理结果。合理设置中断优先级可以提高中断系统的性能和可靠性。在实际应用中，需要根据具体场景和需求来确定中断优先级的设置，以满足系统的实时性和可靠性要求。
三、 NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）简介

3.1 NVIC的功能和作用

在现代的嵌入式系统中，中断是实现多任务处理和实时性的重要手段。而要能够高效地管理中断，需要使用中断控制器来处理多个中断请求。NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）是一种常见的中断控制器。

NVIC是一种分层的中断控制器，它具有以下功能和作用：

- 管理和分配不同中断请求的优先级；
- 对中断请求进行管理和调度，确保高优先级的中断能够在适当的时间得到及时响应；
- 支持中断的嵌套执行，即允许一个中断嵌套地被另一个中断打断执行；

3.2 NVIC的工作原理

NVIC通过一组寄存器来管理中断请求的优先级和状态。它具有以下重要的寄存器：

- NVIC_ISER（Interrupt Set Enable Register）：用于使能中断请求；
- NVIC_ICER（Interrupt Clear Enable Register）：用于禁止中断请求；
- NVIC_IPR（Interrupt Priority Register）：用于设置中断请求的优先级；
- NVIC_ICPR（Interrupt Clear Pending Register）：用于清除中断挂起标志；
- NVIC_ISPR（Interrupt Set Pending Register）：用于设置中断挂起标志；

当发生中断请求时，NVIC会根据中断请求的优先级来确定中断的响应顺序。当一个中断正在执行时，如