NVIC

基本结构

NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) 是 ARM Cortex-M 内核（STM32 采用）中一个高度集成的模块，专门负责管理系统中的所有中断。

定义: 这是一个内存地址表格，存放了所有中断服务程序（ISR）的入口地址。
作用: 当一个中断事件发生时，NVIC 会查询向量表，获取对应的 ISR 地址，并跳转执行。
STM32 特性: 向量表通常位于 Flash 或 SRAM 的起始地址，其基地址是可编程的（通过 SCB 寄存器）。CubeMX 生成的项目中，向量表默认位于 Flash 的起始地址。

STM32 的中断源大致分为两类：

类型	描述	示例	优先级设定
内核异常 (Core Exceptions)	由 CPU 内核内部产生，用于处理系统错误或调试。	Reset, NMI, Hard Fault, SysTick	拥有固定的优先级和可编程的子优先级
外部中断 (External Interrupts)	由片上外设（Peripherals）或外部引脚产生。	EXTI, USART, SPI, TIM, ADC	优先级完全可编程

NVIC 的核心职能是处理多重中断的抢占和仲裁。

抢占优先级 (Preemption Priority)：这是中断的首要决定因素。高抢占优先级的中断可以打断（抢占）低抢占优先级的中断。
子优先级 (Sub-Priority / Sub-Group Priority)：当两个中断的抢占优先级相同时，子优先级才发挥作用。它决定了在相同抢占级别下，哪个中断先被服务（但不能互相抢占）。
优先级分组 (Priority Grouping)：ARM Cortex-M 允许开发者将 8 位（或更少）的优先级字段分成抢占优先级和子优先级两部分。
- 例如，如果配置为 Group 2（CubeMX 默认），则优先级字段的最高 4 位用于抢占优先级，最低 0 位用于子优先级（即没有子优先级）。
- CubeMX 默认分组：STM32 HAL 库通常默认使用 Group 4（即 4 位用于抢占优先级，0 位用于子优先级），或 Group 3（3 位抢占，1 位子优先级），具体取决于芯片系列和 HAL 库版本。

优先级数值规则：

NVIC 中，数值越小，优先级越高（0 是最高优先级）。

抢占优先级高的中断才能抢占正在执行的低优先级中断。

CubeMX 极大地简化了 NVIC 的配置工作，使其图形化、可视化。

路径: Pinout & Configuration $\rightarrow$ System Core $\rightarrow$ NVIC。
配置项: Priority Group。
- HAL 库默认值: 常见为 NVIC Priority Group 4 (或 __NVIC_PRIO_BITS 决定的分组)。
- 意义: Group 4 意味着所有可用优先级位（通常 4 位）都分配给抢占优先级，没有子优先级。这保证了优先级设定的直观性和抢占的确定性。
- 建议: 在项目开发中，不要轻易修改 CubeMX 默认的优先级分组，除非你对中断抢占机制有非常深入的理解和特殊要求。

路径: Pinout & Configuration $\rightarrow$ NVIC Settings (在每个外设或 EXTI 的配置页面中)。
操作:
1. 找到目标外设（如 TIM3、USART1 或 EXTI Line 0）。
2. 勾选对应的中断线（如 TIM3 global interrupt）。
3. 设置 Preemption Priority（抢占优先级）和 Subpriority（子优先级）。

CubeMX 细节：如果你选择了 Group 4（0 位子优先级），那么 Subpriority 字段将无法编辑，你只需关注 Preemption Priority。

HAL 库提供了一套简洁的 API 来管理 NVIC。这些函数通常由 CubeMX 自动生成，但你也可以在运行时动态调用它们。

函数: HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup)
说明: 此函数设置优先级分组。CubeMX 会在 HAL_Init() 或 MX_NVIC_Init() 中自动调用它，使用你在配置界面选择的分组（通常是 NVIC_PRIORITYGROUP_4）。

函数: HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t PreemptPriority, uint32_t SubPriority)
说明: 用于设置特定中断源的抢占优先级和子优先级。
- IRQn: 中断请求号（例如 TIM3_IRQn, USART1_IRQn）。
- CubeMX 会在 MX_NVIC_Init() 中为所有启用的中断源自动生成调用。
c // 示例：CubeMX 自动生成的代码片段 HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0); // 设置 TIM3 中断，抢占优先级为 0 HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);

函数: HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)
函数: HAL_NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type IRQn)
说明: 用于在运行时动态开启或关闭特定的中断请求。
- 注意: 即使在 CubeMX 中启用了中断，在进入 main() 函数之前，这些中断通常仍处于禁用状态。MX_NVIC_Init() 会在初始化阶段调用 HAL_NVIC_EnableIRQ 宏来使能它们。

理解 HAL 库如何处理 ISR 是使用中断的关键。

文件: stm32fxxx_it.c
内容: 这个文件包含了所有中断向量表指向的入口函数，例如 TIM3_IRQHandler。
HAL 库的作用: 这些 ISR 函数内部通常只做两件事：
1. 调用 HAL 库提供的通用处理函数（例如 HAL_TIM_IRQHandler(&htim3)）。
2. 在这个通用处理函数内部，HAL 库会清除中断标志位，并最终调用回调函数。

机制: HAL 库将底层的 ISR 抽象成用户友好的 弱（__weak）回调函数。
示例:
- 定时器溢出：你需要实现 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
- GPIO 外部中断：你需要实现 HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)。
你的任务: 你只需要在你的应用代码（如 main.c 或你的驱动文件）中重写这些回调函数，实现你的业务逻辑。

核心原则: HAL 库帮你处理了所有寄存器级别的操作（清除标志位、跳转），你只需要专注于实现回调函数中的业务逻辑即可。