第4章中断优先级配置

4、中断优先级配置：抢占优先级与子优先级、优先级分组配置、中断优先级设置函数

好，咱们接着聊中断。上一节我们把中断的开关和挂起讲清楚了，这一节要深入一个更关键的问题——优先级。

你想想看，一个系统里可能同时有十几个中断源。按键按一下、定时器溢出了、蓝牙数据包到了、I2C传输完成了……如果它们同时发生，CPU该先处理谁？

这就涉及到中断优先级的配置。说白了，就是给每个中断排个队，谁更重要谁先上。

4.1 抢占优先级 vs 子优先级

ARM Cortex-M内核（TWS耳机里常用的M0/M4/M33都支持）把优先级分成了两段：抢占优先级和子优先级。

抢占优先级：决定一个中断能否打断另一个正在执行的中断。数值越小，优先级越高。
子优先级：当两个中断的抢占优先级相同时，子优先级决定谁先执行。但注意，子优先级不能产生抢占。

我打个比方你就明白了。抢占优先级就像公司的部门经理——经理A在开会，经理B来了，如果B的级别更高，可以直接推门进去打断会议。子优先级呢，就像部门里的普通员工——两个员工都想用打印机，谁的工号小谁先用，但谁也不能打断对方正在打印的任务。

核心要点：抢占优先级决定“能不能打断”，子优先级决定“谁先排队”。

我在一个TWS项目里就遇到过这样的坑：音频中断和蓝牙中断同时触发，音频的抢占优先级设得比蓝牙低，结果蓝牙数据包处理到一半，音频流直接卡顿。后来我把音频的抢占优先级调高了一级，问题就解决了。嗯，优先级这个东西，调对了是艺术，调错了是灾难。

4.2 优先级分组配置

那么问题来了：一个32位的优先级寄存器，到底用多少位来表示抢占优先级，多少位来表示子优先级？

这就靠优先级分组来决定了。Cortex-M内核提供了NVIC_SetPriorityGrouping()这个函数，用来配置分组方式。

分组方式一共有5种，我用表格列出来，你一看就明白：

分组编号	抢占优先级位数	子优先级位数	抢占优先级等级数	子优先级等级数
0	0	4	1	16
1	1	3	2	8
2	2	2	4	4
3	3	1	8	2
4	4	0	16	1

我个人习惯用分组2（2位抢占 + 2位子优先级）。为什么？因为TWS耳机里中断源通常不超过10个，4级抢占优先级完全够用，4级子优先级也能满足内部排序需求。分组太细反而容易搞混。

配置代码很简单，一般在系统初始化时调用一次：

// 选择分组2：2位抢占优先级，2位子优先级
NVIC_SetPriorityGrouping(2);

注意：优先级分组必须在系统启动时设置，而且只能设置一次。中途改分组，所有中断的优先级含义都会变，后果很严重。我曾经在调试时手贱改了一次，结果系统直接跑飞……

4.3 中断优先级设置函数

分组配好了，接下来就是给每个中断设置具体的优先级数值。用的函数是NVIC_SetPriority()。

这个函数的原型是：

void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority);

第一个参数是中断号，第二个参数是优先级数值。注意，这个数值是8位有效的，但实际只用到了高4位（取决于分组配置）。

举个例子，假设我们用了分组2（2位抢占 + 2位子优先级），那么priority寄存器的高4位中，高2位是抢占优先级，低2位是子优先级。

看代码：

// 设置UART中断：抢占优先级1，子优先级2
// 数值 = (抢占优先级 << 子优先级位数) | 子优先级
// 这里子优先级位数 = 2
NVIC_SetPriority(UART_IRQn, (1 << 2) | 2);  // 实际数值 = 0b0110

// 设置定时器中断：抢占优先级0，子优先级3
NVIC_SetPriority(TIMER_IRQn, (0 << 2) | 3);  // 实际数值 = 0b0011

你可能会问：为什么数值越小优先级越高？这是ARM的设计哲学——数值越小，越“紧急”。就像医院急诊的分诊，1级是危重病人，5级是轻症。习惯就好。

小技巧：我建议你写一个宏或者内联函数，把优先级计算封装起来，这样代码可读性会好很多：

#define PRIORITY(preempt, sub)  (((preempt) << 2) | (sub))
NVIC_SetPriority(UART_IRQn, PRIORITY(1, 2));

4.4 实际项目中的配置建议

好了，理论讲完了，咱们聊聊实战。在TWS耳机这种实时性要求高的嵌入式系统里，我一般这样配优先级：

最高优先级（抢占0）：留给系统滴答定时器Systick和硬件错误HardFault。这些是系统运行的基石，绝对不能被打断。
高优先级（抢占1）：留给音频I2S中断和蓝牙链路层中断。音频流不能断，蓝牙连接不能丢。
中优先级（抢占2）：留给定时器PWM、按键扫描、传感器数据采集。这些有实时性要求，但可以容忍短暂延迟。
低优先级（抢占3）：留给串口打印、I2C/SPI通信、电量检测。这些慢速外设，晚几十微秒处理完全没问题。

我曾经在一个项目里把蓝牙中断的优先级设得太低，结果耳机在播放音乐时频繁断连。后来查了半天才发现，是音频中断把蓝牙中断堵死了。调整优先级后，问题迎刃而解。

所以我的建议是：先画一张中断优先级分配表，把每个中断源、它的抢占优先级和子优先级都列清楚。别偷懒，这张表能帮你省下无数调试时间。