STM32F407中断系统❗

STM32F407 包含10个内核中断和82个可屏蔽中断通道。❗

中断向量表在启动文件 startup_stm32f40_41xxx.s 中设置，定义了各中断源对应的中断服务程序入口地址。

中断和嵌套向量中断控制器 (NVIC)

NVIC 寄存器定义 (`NVIC_Type`)

NVIC 的寄存器通过 NVIC_Type 结构体访问。主要寄存器包括：

ISER[]: 中断置位使能寄存器 (Interrupt Set Enable Register)。置1允许中断。

ICER[]: 中断清除使能寄存器 (Interrupt Clear Enable Register)。写1禁止中断。

ISPR[]: 中断置位挂起寄存器 (Interrupt Set Pending Register)。置1挂起中断。

ICPR[]: 中断清除挂起寄存器 (Interrupt Clear Pending Register)。写1清除挂起。

IABR[]: 中断活动位寄存器 (Interrupt Active bit Register)。只读，某位置1表示中断正在执行或等待执行。

IP[]: 中断优先级寄存器 (Interrupt Priority Register)。每个中断占1字节，STM32F4xx通常用高4位。

STIR: 软件触发中断寄存器 (Software Trigger Interrupt Register)。

中断的挂起和激活 ❗

中断响应过程❗

中断响应过程是微控制器处理外部或内部事件的关键机制，它使得处理器能够暂停当前正在执行的程序，转而去处理更紧急或优先级更高的任务。

中断请求的产生与挂起（Pending）状态置位：

中断请求：当某个外设（如定时器、串口、GPIO 等）发生了一个需要处理器处理的事件时，它会产生一个中断请求信号

挂起状态置位：一旦中断请求产生，它就会导致对应的“中断挂起状态 X”被置位。这表示该中断已经发出请求，正在等待处理器的响应。此时，处理器可能仍在执行线程模式下的代码。

处理器对中断请求的查询与条件判断：

NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) 会持续查询是否有中断挂起（Pending）以及其优先级是否足够高。

处理器在每个机器周期（或特定周期）的某个时间点会进行中断查询。

如果当前没有更高优先级的中断正在处理，并且中断满足响应条件（例如：该中断被使能、总中断开放、当前指令执行完毕等），处理器将准备响应此中断。

进入中断处理程序：压栈与取向量：

一旦中断被响应，处理器会停止当前正在执行的“线程模式”下的操作。

自动压栈：为了保存当前程序的状态以便中断服务程序执行完毕后能正确返回，处理器硬件会自动将一些重要的寄存器（如程序计数器 PC、链接寄存器 LR、程序状态寄存器 PSR 等，通常是 8 个寄存器，如果开启浮点功能会更多）的值压入堆栈。这个过程被称为“压栈”。

进入处理模式：处理器从“线程模式”切换到“处理模式（Handler Mode）”。在处理模式下，处理器总是具有特权访问等级。

取向量：处理器根据中断源的编号，从中断向量表中获取对应中断服务程序的入口地址。

激活状态置位：在进入中断处理程序的同时，“中断活跃状态 X”会被置位。这表示该中断当前正在被处理器执行。

清除挂起状态：一旦进入中断处理程序，对应的“中断挂起状态 X”会被硬件自动清除。

执行中断服务程序：

处理器跳转到从向量表中获取的中断服务程序入口地址，开始执行中断服务程序（Interrupt Service Routine, ISR）。

在中断服务程序内部，通常需要通过软件清除产生中断的外设的中断请求标志位，防止在中断服务程序执行完毕后，由于中断请求标志仍然存在而再次触发相同的中断。

中断服务程序结束与返回：

中断服务程序执行完毕后，会遇到一条中断返回指令，通常是 RETI (对于 8051) 或 BX LR（LR是链接寄存器）。

❗一般而言，LR会保存函数/子程序返回的地址
❗但是在响应中断/异常的时候，为了和上面两种情况区分，LR被保存为特殊的EXC_RETURN，0xFFFFFFFD，这样在执行BX LR 程序就能识别出中断结束的标志，从而进行出栈等一系列后续操作。

出栈：处理器硬件会自动从堆栈中弹出之前保存的寄存器值，恢复到中断发生前的状态。

清除活跃状态：中断活跃状态被清除。

返回线程模式：处理器从“处理模式”切换回“线程模式”，继续执行之前被中断的程序。

处理器模式：

线程模式 (Thread Mode)：处理器正常执行应用程序。处理器可处于特权访问等级，也可处于非特权访问等级，由CONTROL寄存器设置

处理模式 (Handler Mode)：处理器执行中断服务程序，处理器总是具有特权访问等级

NVIC 的外设中断优先级 ❗❗

可编程的中断优先级包括抢占优先级和响应优先级❗

抢占优先级：优先级高的中断可以打断正在执行的优先级低的中断。

响应优先级：当多个具有相同抢占优先级的中断同时到达时，响应优先级高的中断将首先得到响应。

优先级设置：编号越小，优先级越高。STM32F4xx的NVIC优先级寄存器有效位数为4位 (Bit[7:4])。

4个bit中哪几个bit表示抢占优先级/响应优先级可以设置

优先级分组：这4个有效位如何划分为抢占优先级位和响应优先级位，由SCB (System Control Block) 的 AIRCR 寄存器的 PRIGROUP 字段 (bit[10:8]) 定义。

外部中断 EXTI (External Interrupt/Event Controller)

特点：

STM32F407有23个中断/事件源

IO口中断线有16路 (EXTI0-EXTI15)

每个IO口 (Px0-Px15) 均可作中断输入

相同编号的引脚 (如PA0, PB0...) 共用一个EXTI线

外部中断 EXTI 编程 (库函数)：

GPIO 初始化：配置中断引脚为输入模式。

选择 EXTI 线与 GPIO 引脚连接：SYSCFG_EXTILineConfig()。

EXTI 初始化：EXTI_InitTypeDef 配置模式、触发方式、使能状态，调用 EXTI_Init()。

NVIC 初始化：NVIC_InitTypeDef 配置中断通道、优先级、使能状态，调用 NVIC_Init()。

NVIC 中断服务程序

函数命名在启动文件中预定义，如 EXTI15_10_IRQHandler。

程序中需判断具体中断线，处理后清除中断挂起标志位 (EXTI_ClearITPendingBit())。