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本菜文以STM32的USART1中斷為例，類比STC系列的51單片機相對應的操作，粗淺地分析一下STM32串口中斷各項配置的含義。本著知其所以然的理念，例程采用了直接訪問寄存器的方式，未使用任何庫函數。 盡管STM32和STC相差很大，但它們的串口操作流程還是比較相近的，都包括引腳配置、通訊參數配置、中斷配置和中斷服務程序等步驟。為了節約時間，前兩項內容就不多說了。 例程的運行條件如下： 1.USART1_RX在PA10上，配置成上拉/下拉輸入模式，USART1_TX在PA9上，配置成2MHz的復用推挽模式； 2.9600bps，8N1數據格式； 3.PB0接了一只LED。 下面進入串口中斷配置主題。 先通過下圖回顧一下STC單片機串口1中斷邏輯，以及流程中涉及到的概念。
寄存器SCON的位1（TI發送中斷請求）和位0（RI接收中斷請求）是兩個中斷源，也就是說，在串口發送或接收數據時，硬件會使SCON.1或SCON.0置位，從而產生TI發送中斷請求或接收中斷請求，但這兩個請求能不能被程序響應，還得過ES和EA兩關，如果IE.4（ES串口中斷使能）和IE.7（EA中斷總開關）都為1，TI或RI的請求才能進入中斷優先級評估模塊。在這個模塊里，TI或RI中斷會根據寄存器IPH和IP相應位的值分為4個優先級。 不管TI或RI中斷是什么優先級，只要中斷被CPU響應了，那就會把串口1中斷向量賦值給程序計數器PC，也就是把程序存儲器0023H和0024H兩個單元的值賦給PC，從而進入串口的中斷服務程序，直至執行到RETI指令為止才退出。 這個過程至少涉及五個主要概念：中斷源、中斷使能、中斷優先級、中斷向量、中斷服務程序。同樣，STM32的串口1中斷也有這五個概念。 下圖是STM32F1xx串口1中斷邏輯： 現在開始直接面向寄存器操作。 1、中斷源使能配置 目標寄存器：USART1_CR1串口1控制寄存器1 寄存器地址：0x4001380c 賦值：0x202c 本例僅開放了接收中斷，所以只用到了USART1_CR1寄存器。UE（USART1_CR1.13）、RXNEIE（USART1_CR1.5）、TE（USART1_CR1.3）和RE（USART1_CR1.2）同時置位，這就產生了0x202c的賦值。 這是USART1中斷源及相應使能位的邏輯圖，圖中標紅線路是可以產生中斷的信號，綠色信號代表各個中斷線路的使能信號。咱得承認，人家STM32F1xx的中斷源還真是挺多的，而且都能單獨使能，比STC靈活多了。 2、串口中斷開放 USART1沒有像STC那樣的中斷總開關EA，但它有和ES類似的串口中斷使能，所有的中斷都有自己的使能開關，它們集合在一個寄存器族NVIC_ISER0~NVIC_ISER7里，每個中斷各占其中的一個位。 Cortex-M3在這方面的做法很有意思，它通過中斷向量表為每個中斷分配了一個向量號，然后再以這個向量號為索引，找到并操作NVIC寄存器組中相關的寄存器或位，包括后面要說的中斷優先級設置也是如此，所以咱們先來看看STM32中斷向量表： USART1的向量號是37，請記住這個‘門牌號’。 開放中斷需要操作NVIC_ISERx寄存器： NVIC_ISER共8個寄存器，即NVIC_ISER0---NVIC_ISER7，而STM32F1xx只排了60多個中斷號（不同型號可用的中斷數量不同），所以實際上只使用了NVIC_ISER0~NVIC_ISER2，其中在NVIC_ISER0占座的是0號窗口看門狗WWDG中斷---31號I2C1事件中斷，USART1中斷在NVIC_ISER1的bit5上。所以，USART1中斷使能的操作如下： 目標寄存器：NVIC_ISER1中斷設置使能寄存器1 寄存器地址：0xe000e104 賦值：bit5置位 3、中斷優先級分組設置 STM32的中斷優先級設置比STC復雜一些，它需要先設置所有中斷的優先級分組，也就是通過SCB_AIRCR寄存器將中斷優先級分為搶占級和響應級，這是兩個與STC不太一樣的優先級概念。 首先需要明確的是，SCB_AIRCR設置的不是某個具體中斷的搶占級和響應級，而是針對所有中斷。 目標寄存器：SCB_AIRCR系統控制模塊應用程序中斷和復位控制寄存器 寄存器地址：0xe000ed0c 賦值：0x05fa0400 書上說了，每次操作這個寄存器都必須在VECTKEY段上寫0x05fa，否則它不認賬，會忽略寫入操作。SCB_AIRCR的復位值很‘聰明’，恰好是密鑰0x05fa的反碼。 在寫入密鑰的同時對PRIGROUP[2：0]賦值才是核心目的，在英文手冊上它的全稱是interrupt priority grouping，字面意思是中斷優先級分組，而按照它的功能來說，俺覺得叫‘中斷優先級分隔位標志’比較貼切，因為它指示出了搶占級和響應級的分隔位置。 STM32F1xx用1個叫IP[x]的字節來定義優先級，但只用了它的高4位，并且按照PRIGROUP[2：的值把這4位分成搶占和響應兩組，以本例中PRIGROUP[2：0]＝100（也就是4）為例，IP[x]從位4分隔開來，位7~位5成為搶占組，可形成23（8級）搶占級別，又因為位3~位0沒有啟用，所以只剩下位4作為響應組，也就只有0、1兩個響應級別。 在后序的步驟當中，這個IP[x]字節將在具體中斷優先級配置當中賦不同的數值，從而確定相應中斷的優先級。 回過頭來簡單說一說什么是搶占級（Group priority）和響應級（Sub priority）。 搶占級的數值越低，優先級就越高，可以嵌入低級別中斷；響應沒有搶先嵌套權，但響應級別高的可以優先執行。假設正在執行一個搶占級為1/響應級為1的A中斷，簡稱為A（g1s1），又來了3個中斷，分別是B（g0s1）、C（g2s1）、D（g2s0），那么B就會打斷A嵌套進去被執行，沒辦法，誰讓B的搶占級別高呢。等B執行完了，A就會繼續執行，C和D也只能在外面等著，因為它們的搶占級別都比A低。等A執行完了就會優先執行D，因為盡管C和D的搶占級是一樣的，但D的響應優先級高于C，C只好眼巴巴了。 3、結合PRIGROUP[2：的具體中斷優先級設定 具體到USART1中斷，剛才說的PRIGROUP[2：0]和優先級字節IP[x]該怎樣落地呢？ 目標寄存器：NVIC_IPR9中斷優先級設置寄存器 寄存器地址：0xe000e409 賦值：對應IP[37]的字節賦值0x30 STM32設置了一個叫做NVIC_IPRx的寄存器陣列，每個寄存器可以存放4個中斷的優先級8位（1個字節）配置數據，這個陣列與NVIC_ISERx的布局方式類似，只不過NVIC_ISERx是位布局，而NVIC_IPRx則是字節布局： IP[37]就是USART1中斷優先級配置的字節， PRIGROUP[2：0]＝4已經確定了搶占級用3個位、響應級用1個位，那么IP[37]＝0x30的意思就是配置USART1中斷的搶占級為1，響應級也為1。 4、例程 //串口1中斷測試程序 //GPIOA/GPIOB相關寄存器定義 #define GPIOA_Base 0x40010800 #define GPIOB_Base 0x40010C00 #define GPIO_ConfigurationRegisterLow 0x00 #define GPIO_ConfigurationRegisterHigh 0x04 #define GPIO_OutputDataRegister 0x0c #define GPIOA_CRH (*(volatile unsigned int*)(GPIOA_Base + GPIO_ConfigurationRegisterHigh)) #define GPIOB_CRL (*(volatile unsigned int*)(GPIOB_Base + GPIO_ConfigurationRegisterLow)) #define LED1 *(volatile unsigned int *)0x42218180 //RCC相關寄存器定義 #define RCC_APB2ENR (*(volatile unsigned int*)0x40021018) //USART1相關寄存器定義 #define USART1_Base 0x40013800 #define USART_DataRegister 0x04 #define USART_BaudRateRegister 0x08 #define USART_ControlRegister1 0x0c #define USART_ControlRegister2 0x10 #define USART1_DR (*(volatile unsigned int*)(USART1_Base + USART_DataRegister)) #define USART1_BRR (*(volatile unsigned int*)(USART1_Base + USART_BaudRateRegister)) #define USART1_CR1 (*(volatile unsigned int*)(USART1_Base + USART_ControlRegister1)) #define USART1_CR2 (*(volatile unsigned int*)(USART1_Base + USART_ControlRegister2)) #define ResetUSART1 *(volatile unsigned int*)0x424201b8 #define USART1_RXNE *(volatile unsigned int*)0x42270014 //NVIC相關寄存器定義 #define SCB_AIRCR *(volatile unsigned int*)0xe000ed0c #define NVIC_ISER1 *(volatile unsigned int*)0xe000e104 #define NVIC_IPR9 *(volatile unsigned int*)0xe000e409 //--------------------------------------- void Delay_ms(unsigned short int MsCount) { unsigned int i = 0; while(MsCount--) { i=8030; while(i--); } }
void U1BaudRate(unsigned int PCLK2,unsigned int BaudRate) //波特率設置 { float UsartDiv; unsigned short int Mantissa;//波特率換算參數整數部分 unsigned short int Fraction;//波特率換算參數小數部分 UsartDiv = (float)(PCLK2*1000000)/(BaudRate*16); Mantissa = UsartDiv;//得到整數部分 Fraction = (UsartDiv-Mantissa)*16;//得到小數部分 Mantissa <<= 4; Mantissa = Mantissa + Fraction; USART1_BRR = Mantissa; }
int main(void) { /*為節約篇幅,就不把時鐘初始化程序列出來了,PCLK2為72MHz.*/ //開啟USART1和GPIOA/GPIOB時鐘 RCC_APB2ENR |=0x0000400c; //配置USART1_RX(PA10)和USART1_TX(PA9) GPIOA_CRH = (GPIOA_CRH & 0xfffff00f) | 0x000008a0; //配置LED1(接在了PB0上)引腳狀態 GPIOB_CRL = (GPIOB_CRL & 0xfffffff0) | 0xee000006; //復位USART1 ResetUSART1=1; ResetUSART1=0; //配置波特率為9600,數據格式為8N1 U1BaudRate(72,9600); //使能USART1模塊,使能發送和接收,開啟接收中斷 USART1_CR1 |=0x202c; //寫入VECTKEY,PRIGROUP賦值為4 SCB_AIRCR &=0x05faf8ff; SCB_AIRCR |=0x05fa0400; //使能USART1中斷 NVIC_ISER1 |=1<<5; //配置USART1的搶占優先級和響應優先級 NVIC_IPR9 &=0xffff00ff; NVIC_IPR9 |=0x3000;
while(1) { LED1 = 0; Delay_ms(1000); LED1 = 1; Delay_ms(1000); } }
void USART1_IRQHandler(void) //串口1中斷服務程序 { unsigned char tmp; if(USART1_RXNE ==1) { USART1_RXNE=0; tmp=USART1_DR; USART1_DR=tmp; } } | 
