STM32单片机操作系统中断处理：实时响应，保障系统稳定，提升嵌入式系统可靠性

# 1. STM32单片机中断处理概述**

中断处理是嵌入式系统中至关重要的机制，它允许单片机在特定事件发生时暂停当前执行的任务，并跳转到特定的服务程序进行处理。在STM32单片机中，中断处理机制提供了高效、灵活的方式来响应外部事件和内部事件，确保系统能够及时响应各种请求。

本篇文章将深入探讨STM32单片机中断处理的各个方面，包括中断源、中断向量表、中断优先级、中断服务程序（ISR）等核心概念。通过深入的分析和实际案例，读者将全面掌握STM32中断处理机制，并能够将其应用于实际的嵌入式系统开发中。

# 2. 中断处理机制**

**2.1 中断源和中断向量表**

STM32单片机具有丰富的中断源，包括外部中断、定时器中断、串口中断、ADC中断等。每个中断源对应一个中断向量，中断向量表是一个包含所有中断向量的数组。当发生中断时，CPU会根据中断源的优先级从中断向量表中获取相应的中断服务程序（ISR）地址，并跳转到ISR执行中断处理。

**2.2 中断优先级和嵌套**

STM32单片机支持多级中断优先级，每个中断源都可以配置一个优先级。当多个中断同时发生时，CPU会根据优先级决定先处理哪个中断。中断优先级分为16个等级，0级最高，15级最低。

STM32单片机还支持中断嵌套，即在执行一个ISR时，可以发生更高优先级的中断。当发生中断嵌套时，CPU会先保存当前ISR的上下文，然后跳转到更高优先级的ISR执行中断处理。中断嵌套可以保证高优先级中断及时响应，避免低优先级中断长时间占用CPU资源。

**2.3 中断服务程序（ISR）**

ISR是中断处理程序，当发生中断时，CPU会跳转到ISR执行中断处理。ISR通常包含以下内容：

* 保存当前上下文的寄存器值
* 读中断标志寄存器，确定中断源
* 执行中断处理代码
* 清除中断标志寄存器
* 恢复上下文，返回中断前代码

**代码块：中断服务程序示例**

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    // 保存当前上下文的寄存器值
    __asm volatile ("push {r0-r3, r12}");

    // 读中断标志寄存器，确定中断源
    if (EXTI->PR & EXTI_PR_PR0)
    {
        // GPIOA引脚0中断处理代码
    }

    // 清除中断标志寄存器
    EXTI->PR |= EXTI_PR_PR0;

    // 恢复上下文，返回中断前代码
    __asm volatile ("pop {r0-r3, r12}");
    __asm volatile ("bx lr");
}

**逻辑分析：**

该ISR用于处理GPIOA引脚0的中断。当发生中断时，ISR首先保存当前上下文的寄存器值，然后读中断标志寄存器EXTI->PR，判断中断源是GPIOA引脚0中断。如果中断源正确，则执行GPIOA引脚0中断处理代码。最后，清除中断标志寄存器EXTI->PR，并恢复上下文，返回中断前代码。

# 3.1 外部中断处理

#### 3.1.1 GPIO中断配置

**代码块 1：GPIO中断配置**

void GPIO_Interrupt_Config(void)
{
    // 使能GPIO时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置GPIO引脚为输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置GPIO中断
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    // 配置NVIC中断
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

**代码逻辑分析：**

* 使能GPIOA时钟，为GPIO引脚提供时钟信号。
* 配置GPIOA的Pin 0为输入模式，并设置上拉电阻。
* 配置GPIOA的Pin 0中断，触发方式为上升沿触发。
* 配置NVIC中断，使能外部中断0的中断请求。

#### 3.1.2 中断服务程序编写