第四章 中断系统：NVIC配置、中断优先级、外部中断EXTI、中断服务函数编写、中断嵌套
中断系统，说白了就是MCU的“紧急事务处理机制”。
我刚开始做嵌入式开发那会儿，总觉得中断就是个“高级点的轮询”。直到有一次，一个电机控制项目在高速运行时，轮询方式根本来不及响应过流信号，板子直接烧了。嗯，从那以后，我再也不敢小看中断了。
4.1 中断系统概述
中断是什么？打个比方：你正在写代码，突然有人敲门。你是继续写代码，还是先去开门？正常人都会先去开门，处理完再回来继续写。中断就是这个“敲门”的动作。
MCU在执行主程序时，如果某个事件发生了（比如按键按下、定时器溢出），它会暂停当前任务，跳转去处理这个事件，处理完再回来。这个机制就叫中断。
核心要点：中断系统由三部分组成——中断源、中断控制器（NVIC）、中断服务函数。缺一不可。
4.2 NVIC配置——中断的“调度中心”
NVIC，全称Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器。名字很长，但功能很简单：它负责管理所有中断的使能、挂起、优先级。
我个人习惯，在项目一开始就把NVIC配置好。因为后面再加配置，容易漏掉。
4.2.1 NVIC寄存器结构
NVIC的核心寄存器就那么几个：
| 寄存器 | 功能 |
|---|---|
| ISER | 中断使能寄存器（写1使能） |
| ICER | 中断除能寄存器（写1除能） |
| ISPR | 中断挂起寄存器（手动触发中断） |
| ICPR | 中断清除挂起寄存器 |
| IPR | 中断优先级寄存器（每个中断占8位） |
配置NVIC，说白了就是操作这几个寄存器。不过，我们一般用库函数，不用直接操作寄存器——除非你在做Bootloader或者RTOS移植。
4.2.2 NVIC配置示例（基于STM32 HAL库）
// 使能USART1中断
HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0); // 抢占优先级0，子优先级0
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);这里要注意：HAL_NVIC_SetPriority的第一个参数是中断号，第二个是抢占优先级，第三个是子优先级。这两个值怎么分？看下一节。
4.3 中断优先级——谁先谁后？
中断优先级，决定了多个中断同时发生时，谁先被处理。
我记得有个项目，用了两个外部中断和一个定时器中断。一开始没配优先级，结果按键中断老是抢不过定时器中断，按键响应延迟严重。后来把按键中断优先级调高，问题解决。
4.3.1 抢占优先级 vs 子优先级
ARM Cortex-M内核的中断优先级分两组：
- 抢占优先级：决定是否打断正在执行的中断。数值越小，优先级越高。
- 子优先级：当抢占优先级相同时，决定谁先执行。数值越小，优先级越高。
举个例子：
| 中断 | 抢占优先级 | 子优先级 |
|---|---|---|
| 定时器中断 | 0 | 0 |
| 外部中断0 | 1 | 0 |
| 外部中断1 | 1 | 1 |
定时器中断优先级最高，可以打断外部中断0和1。外部中断0和1的抢占优先级相同，所以它们之间不会互相打断，但子优先级高的（数值小）先执行。
4.3.2 优先级分组
STM32用4位来表示优先级，这4位怎么分配？通过HAL_NVIC_SetPriorityGrouping来设置：
// 设置优先级分组：4位抢占优先级，0位子优先级
HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4);常见的分组方式：
| 分组 | 抢占优先级位数 | 子优先级位数 |
|---|---|---|
| NVIC_PRIORITYGROUP_0 | 0 | 4 |
| NVIC_PRIORITYGROUP_1 | 1 | 3 |
| NVIC_PRIORITYGROUP_2 | 2 | 2 |
| NVIC_PRIORITYGROUP_3 | 3 | 1 |
| NVIC_PRIORITYGROUP_4 | 4 | 0 |
我的建议：一般项目用NVIC_PRIORITYGROUP_4就够了。所有中断的抢占优先级都不同，简单粗暴。只有当中断数量超过16个时，才考虑用分组。
4.4 外部中断EXTI——最常用的中断
外部中断EXTI，就是检测GPIO引脚上的电平变化。按键、传感器信号、通信触发，都靠它。
4.4.1 EXTI工作原理
EXTI可以检测四种触发方式：
- 上升沿触发
- 下降沿触发
- 双边沿触发
- 软件触发
配置EXTI，需要做三件事：
- 配置GPIO为输入模式
- 将GPIO连接到EXTI线
- 配置EXTI触发方式和使能
4.4.2 EXTI配置示例
// 1. 配置GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; // 下降沿触发
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// 2. 配置NVIC
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);这里有个坑：GPIO的Mode要选GPIO_MODE_IT_xxx，而不是GPIO_MODE_INPUT。我刚开始就犯过这个错，配置了半天中断就是不触发。
4.5 中断服务函数编写——中断的“处理程序”
中断服务函数，就是中断触发后要执行的代码。写这个函数，有几个铁律：
- 快进快出：中断里不要做复杂运算，不要延时，不要打印。
- 清除标志位：不清除标志位，中断会反复触发。
- 保护共享数据：中断和主程序共享的变量，要用volatile修饰。
4.5.1 中断服务函数模板
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
// 检查中断标志位
if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_PIN_0) != RESET)
{
// 处理中断事件
// 比如：设置一个标志位
g_button_pressed = 1;
// 清除中断标志位
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_0);
}
}我曾经踩过的坑：在中断里调用了printf函数。结果程序一跑就死机。后来查资料才知道，printf用了轮询方式发送数据，中断里用轮询，相当于在中断里等另一个中断，直接死锁。
4.6 中断嵌套——中断里还有中断
中断嵌套，就是高优先级中断打断低优先级中断。听起来复杂，其实就一句话：抢占优先级高的可以打断抢占优先级低的。
4.6.1 中断嵌套示例
假设有两个中断：
- 定时器中断（抢占优先级0）
- 外部中断（抢占优先级1）
执行流程：
- 主程序正在运行
- 外部中断触发，进入外部中断服务函数
- 外部中断执行到一半，定时器中断触发
- 因为定时器中断优先级更高，所以暂停外部中断，去执行定时器中断
- 定时器中断执行完，返回外部中断继续执行
- 外部中断执行完，返回主程序
你想想看，如果外部中断的优先级比定时器高，那定时器就打断不了外部中断。这就是优先级的作用。
4.6.2 中断嵌套的注意事项
- 栈空间要够：每嵌套一层，就要多占一些栈空间。嵌套太深，栈溢出，程序就崩了。
- 不要关中断太久：关中断会导致高优先级中断无法响应。我见过有人为了保护一段代码，关了中断500ms，结果系统直接卡死。
- 优先级不要设得太乱：建议把实时性要求高的中断设高优先级，比如电机控制、通信接收。按键、显示这类可以设低优先级。
4.7 本章知识体系
下面这张图，把中断系统的核心逻辑串起来了：
4.8 避坑指南
我曾经犯过的错，你千万别再犯：
- 中断里用延时函数——直接卡死整个系统
- 忘记清除中断标志位——中断反复触发，CPU占用率100%
- 中断里操作复杂数据结构——数据被破坏，程序跑飞
- 多个中断共享变量不加volatile——编译器优化后，变量值不对
- 中断优先级设得乱七八糟——高优先级中断响应延迟，系统实时性变差
嗯，中断系统就讲到这里。说白了，中断就是个“紧急事务处理机制”。配置好NVIC，写好中断服务函数，注意优先级和嵌套，你的MCU就能高效处理各种突发事件了。