NVIC 中断(管理外部中断)
1，什么是中断？
生活中处处有中断，比如你正在打游戏，此时电话响了，电话中断了游戏；你正要过绿灯，红灯亮了，只能停下脚步，…。
程序中一样也存在中断：
2，中断响应过程
》每条机器指令执行完毕时，硬件检查是否有中断发生
》如果有并且使能，硬件自动保存现场（一些特殊寄存器）
》然后跳转到这个中断的 ISR 中执行（每个中断都有一个对应的 ISR，保存在中断向量表中）
》ISR 执行完毕，软件恢复现场（还原之前保存的寄存器的值），程序回到被中断的地方继续执行。
3，NVIC 嵌套向量中断控制器
Cortex-M3 中使用 NVIC 嵌套向量中断控制器来管理外设的中断。NVIC 属于内核外设，资料参考《编程手册》。
Cortex-M3 支持 256 个中断（16 个内核中断 + 240 个外部中断），支持 256 级中断优先级。使用 IPR 寄存器，8 位。
但 STM32F103RCT6 只支持 76 个中断（16 个内核中断 +60 个外部中断），支持 16 级中断优先级。只使用 IPR[7:4] 4 位。
中断优先级数值越小级别越高，数值越大级别越低。IPR[7:4] 可分为两组，称为抢占优先级和响应优先级。
将 4 个位如何分配抢占优先级和响应优先级各占的位数，称为优先级分组。
4，抢占优先级和响应优先级
抢占优先级高的中断，可以中断正在执行的低抢占优先级中断；
在抢占优先级相同的情况下，两个不同响应优先级的中断同时到达，优先执行高响应优先级中断；但如果低响应优先级中断已在执行，此时到达的高响应优先级中断不可中断低响应优先级中断。
5，中断优先级分组
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup); // 中断优先级分组
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct); // 中断初始化优先级分组只能分组一次，不能多次分组，一般在程序开始时进行分组。如：
// 设置中断优先级分组2
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);6，USART1 中断配置
》设置中断优先级分组（设置一次即可）（由 SCB_AIRCR 管理）
》设置抢占和响应优先级，使能 USART1 中断（由 NVIC 管理）
》使能 USART1 接收非空中断和空闲中断（由 USART1 管理）
如果是 BEEP_ON
：就会产生9个非空中断，1个空闲中断
》实现 USART1 中断处理函数，在函数中接收数据到 “接收缓冲区”
》更改 USART1 接收函数 usart1_getchar()，改为从 “接收缓冲区” 中读取数据。
中断处理函数注意点：
函数名必须与中断向量表中完全相同：
即stm32f10x_it.c文件中的中断函数名要与startup_stm32f10x_hd.s文件中 中断向量表 的内容一一匹配
没有返回值
没有参数
必须快速执行完毕，不能：
执行耗时操作，如休眠、大量浮点运算、调用标准输入输出函数
因为中断处理函数是由硬件异步调用的，因此无法传递参数，也无法获得返回值，
因此中断处理函数既无返回值，也无参数。使用空闲标志来处理数据包，可以提高 CPU 的效率。CPU 只在空闲标志置位后才处理数据包，不用每收到一个字节数据都处理一次，节省了时间。如果不使用空闲标志，则 CPU 必须每收到一个字节数据就要处理一次数据包，浪费了时间。
初始化和接收数据代码：
// USART1 接收缓冲区
volatile char usart1_recv_buf[USART1_RECV_BUF_SIZE];
volatile int usart1_recv_index; // 中断接收数据下标
volatile int usart1_get_index; // 应用读取数据下标
volatile int usart1_idle_flag; // 空闲标志
/**
* 简述：初始化 USART1 波特率为 baudrate
* 参数：baudrate 波特率
* 返回值：无
**/
void usart1_init(uint32_t baudrate)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
// 使能 GPIOA 和 USART1 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
// 配置 PA10 为输入上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// 配置 PA9 为复用功能推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// 配置 USART1 的波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、硬件流控
USART_InitStruct.USART_BaudRate = baudrate;
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
// void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
// NVIC 配置
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; // 抢占优先级
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; // 响应优先级
// void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
// 使能 USART1 RXNE 和 IDLE 中断，分别使能，不能按位或
// void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
// 使能 USART1
// void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
/**
* 简述：USART1 接收一字节数据
* 参数：无
* 返回值：返回收到的字节数据
**/
int usart1_getchar(void)
{
int data;
// 等待数据
while (usart1_get_index >= usart1_recv_index);
// 接收数据
data = usart1_recv_buf[usart1_get_index];
usart1_get_index++;
if (usart1_get_index >= usart1_recv_index) {
usart1_get_index = usart1_recv_index = usart1_idle_flag = 0;
}
// 回显
usart1_putchar(data);
// 返回收到的数据
return data;
}中断处理函数：
/**
* USART1 中断处理函数
* 参数：无
* 返回值：无
**/
void USART1_IRQHandler(void)
{
// ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) {
usart1_recv_buf[usart1_recv_index] = USART_ReceiveData(USART1);
usart1_recv_index++;
if (usart1_recv_index >= USART1_RECV_BUF_SIZE) { // 越界了
usart1_recv_index = usart1_get_index = usart1_idle_flag = 0;
}
} else if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) == SET) {
usart1_idle_flag = 1;
// 注意空闲中断标志必须先读 SR 再读 DR 寄存器才可清除，不能手动清除
USART_ReceiveData(USART1);
}
}7.以下图解是以 “BEEP_ON
” 为例，使用NVIC中断发送数据的原理：
一个字节一个字节的发送
8.附上源码：
#include "usart.h"
#include "stm32f10x.h"
/*
查看原理图得：
PA9 - USART1_Tx
PA10 - USART1_Rx
*/
//-------------------------------------------USART1 使用中断方式-----------------------------------------------------------
#if USART1_USE_IT
//定义 USART1 中断接收缓冲区
#define USART1_RECV_BUF_SIZE 32
volatile uint8_t usart1_recv_buf[USART1_RECV_BUF_SIZE] = "";
volatile int usart1_recv_index = 0;
volatile int usart1_idle_flag = 0;
volatile int usart1_get_index = 0;
/**
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@brief 初始化usart1为中断方式
@param baudrate 波特率
@retval void
//1.使能 GPIOA 和 USART1 时钟:
给 GPIOC 模块开启时钟，否则 IO 口寄存器不工作。
相当于 要先给外设“供电”，才能配置寄存器。
//2.配置 PA9 为复用功能推挽输出
设置 GPIO 的工作模式，这里是 复用推挽输出(能输出高电平和低电平)
因为操作的是 USART1，而不是GPIO，直接操作GPIO使用通用推挽。
能输出高电平和低电平，常用于驱动 LED。
//3.配置 PA10 为输入浮空
//4.协议层配置
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
void usart1_init(uint32_t baudrate){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //初始化
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
//1.使能 GPIOA 和 USART1 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
//2.配置 PA9 为复用功能推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //IO 口
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速度
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //将上面配置的参数写入寄存器中，真正初始化 GPIO，不设置则以上参数设置无效。
//3.配置 PA10 为输入浮空
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //IO 口
//GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速度
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //将上面配置的参数写入寄存器中，真正初始化 GPIO，不设置则以上参数设置无效。
//4.USART协议层配置
USART_InitStruct.USART_BaudRate = baudrate; //波特率
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无流控
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //可收可发
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验：无奇偶校验
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位:1
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长有八位和九位选择：8位数据位
USART_Init(USART1,&USART_InitStruct); //初始化 USART：将以上配置的参数写入到寄存器中，真正初始化 USART。如果不调用前面设置的参数就不会生效
//5.使能 USART1
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
//加 USART1的 NVIC 中断配置
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //中断向量表入口的编号
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能还是禁用
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //抢占优先级
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //响应优先级
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
//加 USART1_RXNE 和 IDLE 中断使能
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE);
}
/**
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@brief 实现 USART1 发送数据函数
@param ch 要发送的数据
@retval int
查询标志位：USART寄存器描述 -> 24.6.1状态寄存器（USART_SR）
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
int usart1_putChar(int ch){
//1.等待可发送数据（即等待 TXE 标志位为 1）
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) != SET); //判断标志位不等于1就等待，等于1才可发送数据
//2.发送数据
USART_SendData(USART1,ch); //ch为要发送的数据
//3.返回已发送的数据
return ch;
}
/**
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@brief 实现 USART1 接收数据函数
@param void
@retval int 接收的数据
查询标志位：USART寄存器描述 -> 24.6.1状态寄存器（USART_SR）->
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
int usart1_getChar(void){
int data;
//等待可接收数据（即等待 usart1_get_index < usart1_recv_index）
while(usart1_get_index >= usart1_recv_index);
//接收数据
data = usart1_recv_buf[usart1_get_index]; //接收到的数据存到data中
usart1_get_index++; //下标自增往后移位
if(usart1_get_index >= usart1_recv_index){
usart1_get_index = usart1_recv_index = usart1_idle_flag = 0;
}
//回显示：将接收到的数据再发出去
usart1_putChar(data);
//返回收到的数据
return data;
}
#else
//-------------------------------------------使用轮循方式-----------------------------------------------------------
/**
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@brief 初始化usart1 为轮循方式
@param baudrate 波特率
@retval void
//1.使能 GPIOA 和 USART1 时钟:
给 GPIOC 模块开启时钟，否则 IO 口寄存器不工作。
相当于 要先给外设“供电”，才能配置寄存器。
//2.配置 PA9 为复用功能推挽输出
设置 GPIO 的工作模式，这里是 复用推挽输出(能输出高电平和低电平)
因为操作的是 USART1，而不是GPIO，直接操作GPIO使用通用推挽。
能输出高电平和低电平，常用于驱动 LED。
//3.配置 PA10 为输入浮空
//4.协议层配置
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
void usart1_init(uint32_t baudrate){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //初始化
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
//1.使能 GPIOA 和 USART1 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
//2.配置 PA9 为复用功能推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //IO 口
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速度
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //将上面配置的参数写入寄存器中，真正初始化 GPIO，不设置则以上参数设置无效。
//3.配置 PA10 为输入浮空
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //IO 口
//GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速度
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //将上面配置的参数写入寄存器中，真正初始化 GPIO，不设置则以上参数设置无效。
//4.USART协议层配置
USART_InitStruct.USART_BaudRate = baudrate; //波特率
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无流控
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //可收可发
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验：无奇偶校验
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位:1
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长有八位和九位选择：8位数据位
USART_Init(USART1,&USART_InitStruct); //初始化 USART：将以上配置的参数写入到寄存器中，真正初始化 USART。如果不调用前面设置的参数就不会生效
//5.使能 USART1
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
/**
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@brief 实现 USART1 发送数据函数
@param ch 要发送的数据
@retval int
查询标志位：USART寄存器描述 -> 24.6.1状态寄存器（USART_SR）
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
int usart1_putChar(int ch){
//1.等待可发送数据（即等待 TXE 标志位为 1）
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) != SET); //判断标志位不等于1就等待，等于1才可发送数据
//2.发送数据
USART_SendData(USART1,ch); //ch为要发送的数据
//3.返回已发送的数据
return ch;
}
/**
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@brief 实现 USART1 接收数据函数
@param void
@retval int 接收的数据
查询标志位：USART寄存器描述 -> 24.6.1状态寄存器（USART_SR）->
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*/
int usart1_getChar(void){
int data;
//等待可接收数据
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) != SET); //判断标志位不等于1就等待，等于1才可接收数据
//接收数据
data = USART_ReceiveData(USART1); //接收到的数据存到data中
//回显示：将接收到的数据再发出去
usart1_putChar(data);
//返回收到的数据
return data;
}
#endif //USART_USE_IT
/*
********************************************************************************************************************
在单片机上不能直接使用 printf()/scanf() 等标准输入输出函数
必须经过重定向才能使用它们
重定向的作用就是将 USART1 与标准输入输出函数关联起来（本来串口和标准输入输出函数没有关系）
如何理解输出重定向？原理：
printf()等标准输入输出函数内部会调用 fputc()
并在 fputc() 函数内调用 usart1_putChar() 即可将要打印的数据通过 USART1 发送出去
如何理解输入重定向？原理：
scanf()等标准输入输出函数内部会调用 fgetc()
并在 fgetc() 函数内调用 usart1_getChar() 即可从 USART1 接收数据
------------------------------------------------------------------------
两种方法实现输入输出重定向
方法一：使用微库 操作：魔术棒->Target标签->勾选 MicroLIB 选项 使用微库就要重写fputc()/fgetc()
方法二：使用标准库
********************************************************************************************************************
*/
#ifdef __MICROLIB //使用微库,首先要先去魔术棒打开才能启用
int fputc(int ch){
return usart1_putChar(ch);
}
int fgetc(void){
return usart1_getChar();//就可以接收数据
}
#else //使用标准库：打开KEIL软件安装目录下的 ARM/Startup/Retarget.c 文件，复制全部内容到当前位置
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
/******************************************************************************/
/* RETARGET.C: 'Retarget' layer for target-dependent low level functions */
/******************************************************************************/
/* This file is part of the uVision/ARM development tools. */
/* Copyright (c) 2005 Keil Software. All rights reserved. */
/* This software may only be used under the terms of a valid, current, */
/* end user licence from KEIL for a compatible version of KEIL software */
/* development tools. Nothing else gives you the right to use this software. */
/******************************************************************************/
#include <stdio.h>
//#include <time.h> //屏蔽这两个包含
//#include <rt_misc.h>
#pragma import(__use_no_semihosting_swi)
//屏蔽这三个声明
//extern int sendchar(int ch); /* in Serial.c */
//extern int getkey(void); /* in Serial.c */
//extern long timeval; /* in Time.c */
struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
FILE __stdout;
FILE __stdin;
int fputc(int ch, FILE *f) {
//return (sendchar(ch));
return usart1_putChar(ch); //将 return (sendchar(ch)); 更改为 return usart1_putChar(ch);
}
int fgetc(FILE *f) {
//return (sendchar(getkey())); //该函数实现了回显，在该文件中已经实现了回显，这里就不需要此函数
return usart1_getChar(); //更改为 usart1_getChar()
}
int ferror(FILE *f) {
/* Your implementation of ferror */
return EOF;
}
void _ttywrch(int ch) {
//sendchar (ch);
usart1_putChar(ch); //更改为 usart1_putChar()
}
void _sys_exit(int return_code) {
while (1); /* endless loop */
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#endif——————————————–关注点赞不迷路！！！———————————————–
© 版权声明
文章版权归作者所有，未经允许请勿转载。
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