STM32单片机中断机制揭秘：掌握中断处理流程，提升代码效率

# 1. STM32单片机中断简介**

中断是一种硬件机制，允许外围设备或事件在不影响主程序执行流程的情况下通知CPU。STM32单片机提供了一个强大的中断系统，支持多达100多个中断源。中断处理机制包括中断向量表、中断优先级和中断嵌套，这些机制共同确保了系统对中断事件的快速响应和有序处理。

# 2. STM32 中断处理流程

### 2.1 中断向量表

中断向量表是一个存储在 ROM 中的地址表，它将中断号映射到相应的 ISR（中断服务例程）地址。当发生中断时，CPU 会根据中断号从中断向量表中读取 ISR 地址，并跳转到该地址执行 ISR。

STM32 的中断向量表位于地址 0x0000_0000，它包含 256 个 32 位的地址项，每个地址项对应一个中断号。中断向量表的结构如下：

地址 | 中断号 | ISR 地址
------|--------|--------
0x0000_0000 | 0 | ISR0 地址
0x0000_0004 | 1 | ISR1 地址
0x0000_0FFC | 255 | ISR255 地址

### 2.2 中断优先级

STM32 的中断具有可配置的优先级，允许用户根据中断的重要性对中断进行排序。中断优先级分为 16 个级别，0 为最高优先级，15 为最低优先级。

当发生多个中断时，CPU 会根据中断优先级选择执行哪个 ISR。优先级较高的 ISR 会先于优先级较低的 ISR 执行。

中断优先级可以通过寄存器 `NVIC_IPR` 进行配置。`NVIC_IPR` 寄存器包含 8 个 32 位的寄存器，每个寄存器对应 32 个中断。每个中断的优先级可以通过设置 `NVIC_IPR` 寄存器的相应位来配置。

### 2.3 中断嵌套

STM32 支持中断嵌套，允许在 ISR 执行期间发生其他中断。当发生嵌套中断时，CPU 会暂停当前 ISR 的执行，并跳转到嵌套 ISR 地址执行。嵌套 ISR 执行完成后，CPU 会返回到原来的 ISR 继续执行。

中断嵌套的优先级由 `NVIC_IPR` 寄存器中的 `SubPriority` 位决定。`SubPriority` 位将中断分为 4 个嵌套级别，0 为最高嵌套级别，3 为最低嵌套级别。

当发生嵌套中断时，CPU 会根据 `SubPriority` 位选择执行哪个嵌套 ISR。`SubPriority` 位较高的 ISR 会先于 `SubPriority` 位较低的 ISR 执行。

# 3.1 中断初始化

在STM32中，中断初始化主要涉及两个方面：中断向量表和中断优先级。

**中断向量表**

中断向量表是一组地址，指向中断服务函数（ISR）的入口点。当发生中断时，处理器会根据中断号从中断向量表中获取ISR的地址，并跳转到ISR执行。

STM32的中断向量表位于0x00000000地址，包含256个32位地址。每个地址对应一个中断号，范围从0到255。

**中断优先级**

中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪个中断会被优先处理。STM32的中断优先级分为4个等级：

* **最高优先级（0）：** 无法被其他中断抢占。
* **高优先级（1）：** 仅能被最高优先级中断抢占。
* **中优先级（2）：** 仅能被最高和高优先级中断抢占。
* **低优先级（3）：** 可以被所有其他优先级中断抢占。

中断优先级可以通过设置NVIC（嵌套矢量中断控制器）中的寄存器来配置。

**代码块：中断向量表和优先级初始化**

#include "stm32f10x.h"

// 中断向量表
const uint32_t InterruptVectorTable[] __attribute__((section(".isr_vector"))) = {
    // ...
};

// 中断优先级初始化
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
    // ...
}

**逻辑分析：**

* `InterruptVectorTable`数组定义了中断向量表，每个元素对应一个中断号。
* `NVIC_PriorityGroupConfig`函数用于配置中断优先级组，可以设置中断优先级的等级。

### 3.2 中断服务函数

中断服务函数（ISR）是响应中断事件的代码段。ISR的编写遵循以下规则：

* ISR必须以`__attribute__((interrupt))`修饰。
* ISR必须声明为`void`类型，不能有参数。
* ISR必须在中断向量表中注册。

**代码块：中断服务函数示例**

void SysTick_Handler(void) __attribute__((interrupt))
{
    // ...
}

**逻辑分析：**

* `SysTick_Handler`函数是SysTick中断的ISR。
* `__attribute__((interrupt))`修饰符表明该函数是ISR。
* ISR中可以执行中断处理逻辑，例如更新变量、设置标志位等。

### 3.3 中断处理流程示例

以下是一个中断处理流程示例：

1. **中断发生：** 当发生中断事件时，处理器会暂停当前执行的代码，并跳转到中断向量表中指定的中断服务函数（ISR）。
2. **ISR执行：** ISR执行中断处理逻辑，例如更新变量、设置标志位等。
3. **返回中断：** ISR执行完毕后，处理器会返回到中断发生前的代码执行点。

**代码块：中断处理流程示例**

void SysTick_Handler(void) __attribute__((interrupt))
{