STM32单片机介绍1

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四、STM32_NVIC

1、简述

   需要在STM32上移植RTOS，那么首先必须深入理解它的中断系统。什么是NVIC?即嵌套向量中断控制器(Nested Vectored Interrupt Controller)。STM32的中有一个强大而方便的NVIC，它是属于Cortex内核的器件，不可屏蔽中断 (NMI)和外部中断都由它来处理，而SYSTICK不是由 NVIC来控制的。

特性：

  60个可屏蔽中断通道(不包含16个Cortex™-M3的中断线)；

  16个可编程的优先等级(使用了4位中断优先级)；

  低延迟的异常和中断处理；

  电源管理控制；

  系统控制寄存器的实现；

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2、中断优先级分组

STM32(Cortex-M3)中有两个优先级的概念--抢占式优先级和响应优先级，有人把响应优先级称作'亚优先级'或'副优先级'，每个中断源都需要被指定这两种优先级。 

  具有高抢占式优先级的中断可以在具有低抢占式优先级的中断处理过程中被响应，即中断嵌套，或者说高抢占式优先级的中断可以嵌套在低抢占式优先级的中断中。

  当两个中断源的抢占式优先级相同时，这两个中断将没有嵌套关系，当一个中断到来后，如果正在处理另一个中断，这个后到来的中断就要等到前一个中断处理完之后才能被处理。如果这两个中断同时到达，则中断控制器根据他们的响应优先级高低来决定先处理哪一个；如果他们的抢占式优先级和响应优先级都相等，则根据他们在中断表中的排位顺序决定先处理哪一个。

    Cortex内核具有强大的异常响应系统，它把能够打断当前代码执行流程的事件分为异常(exception)和中断(interrupt)，并把它们用一个表管理起来，编号为0~15的称为内核异常，而16以上的则称为外部中断，这个表就称为中断向量表。

    正是因为每个中断源都需要被指定这两种优先级，就需要有相应的寄存器位记录每个中断的优先级；在Cortex-M3中定义了8个比特位用于设置中断源的优先级，这8个比特位可以有8种分配方式，如下：

1）所有8位用于指定响应优先级 

2）最高1位用于指定抢占式优先级，最低7位用于指定响应优先级

3）最高2位用于指定抢占式优先级，最低6位用于指定响应优先级

4）最高3位用于指定抢占式优先级，最低5位用于指定响应优先级

5）最高4位用于指定抢占式优先级，最低4位用于指定响应优先级

6）最高5位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级

7）最高6位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级

8）最高7位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级

以上便是优先级分组的概念，但是Cortex-M3允许具有较少中断源时使用较少的寄存器位指定中断源的优先级。

    而STM32对这个表重新进行了编排，把编号从-3至6的中断向量定义为系统异常，编号为负的内核异常不能被设置优先级，如复位(Reset)、不可屏蔽中断 (NMI)、硬错误(Hardfault)。从编号7开始的为外部中断，这些中断的优先级都是可以用户更改的。详细的 STM32中断向量号可以在startup_stm32f10x_XX.s中查找。

因此STM32把指定中断优先级的寄存器位减少到4位，这4个寄存器位的分组方式如下：

第0组：所有4位用于指定响应优先级（16种）

第1组：最高1位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级(8种)

第2组：最高2位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级(4种)

第3组：最高3位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级(2种)

第4组：所有4位用于指定抢占式优先级

这里便对于于文章最前提到的固件库里相关的函数了——NVIC_PriorityGroupConfig(u32 NVIC_PriorityGroup)，函数的参数共有5种：

这个函数的参数(NVIC_PriorityGroup值)有下列5种：

NVIC_PriorityGroup_0 => 选择第0组

NVIC_PriorityGroup_1 => 选择第1组

NVIC_PriorityGroup_2 => 选择第2组

NVIC_PriorityGroup_3 => 选择第3组

NVIC_PriorityGroup_4 => 选择第4组

     这其实也很好理解，比如选择NVIC_PriorityGroup_1，那么抢占式优先级便占一位，也就是说可以有2^1个级别，可以设置为0和1，而响应优先级则占3位，也就是说可以有2^3个选择，可以设置为0~7；总共来说就可以区别>16种优先级了。

 //NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

 //NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

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3、举例说明

      假如现在有4个外部中断，还有一个EXTI9_5中断，那么如果选择优先级分组为第1组，那么抢占式优先级便只有两种，5个中断就至少有3个在抢占式优先级上是相同的优先级上，其他两个在令一优先级别。接着设置响应优先级可以有8种选择；假如现在同时有两个抢占式优先级别相同的中断发生，那么处理的顺序是谁的响应优先级高则谁优先进入中断，另外这点是需要注意的，如果此时进入这个中断之后又来了一个抢占式优先级相同但是响应优先级更高的中断，这时也是不会打断已有的中断的。

void NVIC_Config(void)

{

 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

 #ifdef  VECT_TAB_RAM

    //Set the Vector Table base location at 0x20000000 

    NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);

 #else

    //Set the Vector Table base location at 0x08000000 

    NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0); 

 #endif

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);  //中断优先级组 ：1组（整个系统为同一组）

    // 设置先占优先级0~1，响应优先级0~7

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; 

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    // Enable the TIM3 Interrupt

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;       // TIM3 全局中断

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 先占优先级 1

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;    // 从优先级 1

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;       // IRQ通道被使能

   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;      //响应优先级0

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

}

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RCC(Reset and Clock Control)复位和时钟控制，控制供给各模块时钟信号的通断。

1、在STM32上如果不使用外部晶振，OSC_IN和OSC_OUT的接法

 如果使用内部RC振荡器而不使用外部晶振，请按照下面方法处理：

1）对于100脚或144脚的产品，OSC_IN应接地，OSC_OUT应悬空。
2）对于少于100脚的产品，有2种接法：
2.1）OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。此方法可提高EMC性能。
2.2）分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1为推挽输出并输出'0'。此方法可以减小功耗并(相对上面2.1)节省2个外部电阻。

HSI内部8MHz的RC振荡器的误差在1%左右，内部RC振荡器的精度通常比用HSE（外部晶振）要差上十倍以上。STM32的ISP就是用（HSI）内部RC振荡器。

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2、STM32时钟系统

1）简述

在STM32中，有五个时钟源，为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。

HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。

HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz。

LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz。

LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。

PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。

      用户可通过多个预分频器配置AHB总线、高速APB2总线和低速APB1总线的频率。AHB和APB2域的最大频率是72MHZ。APB1域的最大允许频率是36MHZ。SDIO接口的时钟频率固定为HCLK/2。
      40kHz的LSI供独立看门狗IWDG使用，另外它还可以被选择为实时时钟RTC的时钟源。另外，实时时钟RTC的时钟源还可以选择LSE，或者是HSE的128分频。RTC的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。
      STM32中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL输出端获取，可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需要使用USB模块时，PLL必须使能，并且时钟频率配置为48MHz或72MHz。
     另外，STM32还可以选择一个PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟SYSCLK输出到MCO脚(PA8)上。系统时钟SYSCLK，是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源，它可选择为PLL输出、HSI或者HSE，（一般程序中采用PLL倍频到72Mhz）在选择时钟源前注意要判断目标时钟源是否已经稳定振荡。Max=72MHz，它分为2路，1路送给I2S2、I2S3使用的I2S2CLK,I2S3CLK；另外1路通过AHB分频器分频（1/2/4/8/16/64/128/256/512）分频后送给以下8大模块使用：
送给SDIO使用的SDIOCLK时钟。
送给FSMC使用的FSMCCLK时钟。
送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。
通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟（SysTick）。
直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。
送给APB1分频器。APB1分频器可选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB1外设使用(PCLK1，最大频率36MHz)，另一路送给定时器(Timer2-7)2、3、4倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2、3、4、5、6、7使用。
送给APB2分频器。APB2分频器可选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB2外设使用(PCLK2，最大频率72MHz)，另一路送给定时器(Timer1、Timer8)1、2倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器1和定时器8使用。另外，APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后得到ADCCLK时钟送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。
2分频后送给SDIO AHB接口使用（HCLK/2）。

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2)时钟输出的使能控制
  在以上的时钟输出中有很多是带使能控制的，如AHB总线时钟、内核时钟、各种APB1外设、APB2外设等。
当需要使用某模块时，必需先使能对应的时钟。需要注意的是定时器的倍频器，当APB的分频为1时，它的倍频值为1，否则它的倍频值就为2。
  连接在APB1(低速外设)上的设备有：电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、 Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模块虽然需要一个单独的48MHz时钟信号，但它应该不是供USB模块工作的时钟，而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块工作的时钟应该是由APB1提供的。
  连接在APB2(高速外设)上的设备有：GPIO_A-E、USART1、ADC1、ADC2、ADC3、TIM1、TIM8、SPI1、AFIO

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3）使用HSE时钟，程序设置时钟参数流程
（1）将RCC寄存器重新设置为默认值 RCC_DeInit;
（2）打开外部高速时钟晶振HSE   RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
（3）等待外部高速时钟晶振工作   HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
（4）设置AHB时钟          RCC_HCLKConfig;
（5）设置高速AHB时钟     RCC_PCLK2Config;
（6）设置低速速AHB时钟    RCC_PCLK1Config;
（7）设置PLL         RCC_PLLConfig;
（8）打开PLL         RCC_PLLCmd(ENABLE);
（9）等待PLL工作       while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
（10）设置系统时钟      RCC_SYSCLKConfig;
（11）判断是否PLL是系统时钟  while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
（12）打开要使用的外设时钟  RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()

下面是STM32软件固件库的程序中对RCC的配置函数(使用外部8MHz晶振)

void RCC_Configuration(void)

{

  RCC_DeInit();

  RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);   //RCC_HSE_ON——HSE晶振打开(ON)

  HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

  if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)        //SUCCESS：HSE晶振稳定且就绪

  {   

    RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);  //RCC_SYSCLK_Div1——AHB时钟 = 系统时钟

    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);   //RCC_HCLK_Div1——APB2时钟 = HCLK

    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);   //RCC_HCLK_Div2——APB1时钟 = HCLK / 2

    FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);    //FLASH_Latency_2  2延时周期

    FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);       // 预取指缓存使能

    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);    

   // PLL的输入时钟 = HSE时钟频率；RCC_PLLMul_9——PLL输入时钟x 9

    RCC_PLLCmd(ENABLE);

    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) ;    

    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

   //RCC_SYSCLKSource_PLLCLK——选择PLL作为系统时钟

    while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);        //0x08：PLL作为系统时钟

  }

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |

  RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE);

//RCC_APB2Periph_GPIOA    GPIOA时钟

//RCC_APB2Periph_GPIOB    GPIOB时钟

//RCC_APB2Periph_GPIOC    GPIOC时钟

//RCC_APB2Periph_GPIOD    GPIOD时钟

}

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3、定时器对应的输出端口

查找其数据手册找到对应的端口

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