STM32单片机中断机制剖析：7个实战案例，帮你彻底解决中断难题

# 1. STM32单片机中断机制概述

STM32单片机中断机制是一种处理外部事件或内部错误的机制，允许处理器暂停当前任务并执行必要的中断服务程序（ISR）。中断机制对于实时系统至关重要，因为它可以快速响应外部事件，例如按键按下或定时器溢出，从而确保系统稳定性和性能。

中断源可以是内部事件（例如定时器溢出）或外部事件（例如外部中断引脚上的信号）。当发生中断时，处理器会停止当前执行的指令，保存当前程序计数器（PC）和程序状态字（PSR），并跳转到中断向量表中与中断源相对应的中断服务程序。

# 2. 中断机制的理论基础

### 2.1 中断的分类和特性

中断是一种硬件机制，当发生特定事件时，它会暂停正在执行的程序，并跳转到一个称为中断服务函数（ISR）的特殊函数。中断分为两类：

- **外部中断：**由外部设备或信号触发，例如按键按下、外部中断引脚上的信号变化等。
- **内部中断：**由芯片内部的事件触发，例如定时器溢出、数据传输完成等。

中断具有以下特性：

- **优先级：**每个中断都分配了一个优先级，优先级高的中断会优先处理。
- **嵌套：**当一个中断正在处理时，另一个中断可以打断它，称为中断嵌套。
- **原子性：**中断处理是原子的，这意味着它不会被其他中断打断。
- **响应时间：**中断响应时间是指从中断发生到中断服务函数开始执行的时间。

### 2.2 中断处理流程和优先级

当发生中断时，处理器会执行以下步骤：

1. **保存当前程序状态：**处理器会保存当前程序计数器（PC）、程序状态寄存器（PSR）和堆栈指针（SP）。
2. **跳转到中断向量表：**处理器会根据中断源的地址跳转到中断向量表。
3. **执行中断服务函数：**处理器会执行与中断源关联的中断服务函数。
4. **恢复程序状态：**中断处理完成后，处理器会恢复之前保存的程序状态，并继续执行被中断的程序。

中断的优先级由中断向量表中的地址决定。地址越低，优先级越高。

### 2.3 中断向量表和中断服务函数

中断向量表是一个存储中断服务函数地址的表。每个中断源都有一个对应的向量表项。当发生中断时，处理器会根据中断源的地址跳转到中断向量表中对应的项，并执行该项指向的中断服务函数。

中断服务函数是处理中断的代码。它通常包含以下内容：

- **保存寄存器：**保存与中断处理无关的寄存器。
- **处理中断：**执行与中断源相关的操作，例如读取输入、清除标志位等。
- **恢复寄存器：**恢复之前保存的寄存器。
- **返回：**返回到被中断的程序。

// 中断向量表
const void * const __vector_table[] __attribute__((section(".isr_vector"))) = {
  (void *)0x08000000, // 栈顶指针
  (void *)Reset_Handler, // 复位中断
  (void *)NMI_Handler, // 非屏蔽中断
  (void *)HardFault_Handler, // 硬故障中断
  (void *)MemManage_Handler, // 内存管理中断
  (void *)BusFault_Handler, // 总线故障中断
  (void *)UsageFault_Handler, // 使用故障中断
  0, // 保留
  0, // 保留
  0, // 保留
  0, // 保留
  (void *)SVCall_Handler, // 软件服务调用中断
  (void *)DebugMonitor_Handler, // 调试监控中断
  0, // 保留
  (void *)PendSV_Handler, // PendSV中断
  (void *)SysTick_Handler, // SysTick中断
  // 外部中断向量表
  (void *)WWDG_IRQHandler, // 看门狗中断
  (void *)PVD_IRQHandler, // 电压检测中断
  (void *)TAMPER_IRQHandler, // 防篡改中断
  (void *)RTC_IRQHandler, // 实时时钟中断
  (void *)FLASH_IRQHandler, // 闪存中断
  (void *)RCC_IRQHandler, // 时钟控制中断
  (void *)EXTI0_IRQHandler, // 外部中断0
  (void *)EXTI1_IRQHandler, // 外部中断1
  (void *)EXTI2_IRQHandler, // 外部中断2
  (void *)EXTI3_IRQHandler, // 外部中断3
  (void *)EXTI4_IRQHandler, // 外部中断4
  (void *)DMA1_Channel1_IRQHandler, // DMA1通道1中断
  (void *)DMA1_Channel2_IRQHandler, // DMA1通道2中断
  (void *)DMA1_Channel3_IRQHandler, // DMA1通道3中断
  (void *)DMA1_Channel4_IRQHandler, // DMA1通道4中断
  (void *)DMA1_Channel5_IRQHandler, // DMA1通道5中断
  (void *)DMA1_Channel6_IRQHandler, // DMA1通道6中断
  (void *)DMA1_Channel7_IRQHandler, // DMA1通道7中断
  (void *)ADC1_IRQHandler, // ADC1中断
  (void *)USB_HP_CAN_TX_IRQHandler, // USB高速CAN发送中断
  (void *)USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler, // USB低速CAN接收0中断
  (void *)CAN_RX1_IRQHandler, // CAN接