cm3在內核水平上支持256個系統異常和外部中斷，由內嵌向量中斷控制器(NVIC)控制標號1-15位異常，16-255則為外部中斷，由於性質類似，都是“中斷”主程序，因此后續將使用中斷來代表系統異常和外部中斷。如果一個中斷因為系統在執行 更高優先級中斷服務歷程或者被屏蔽導致除能，不能被立即響應，則稱它被“懸起（pending）”，此時會有一個懸起狀態寄存器保存其中斷請求，直到中斷能夠被響應。
256個中斷類型如下圖所示。
一、中斷優先級
中斷優先級決定了中斷否被立即執行，CM3中支持嵌套中斷，更高級別中斷可以搶占低優先級中斷。優先級號越小則優先級越高，復位，NMI，硬fault的優先級為負數，因而是最高優先級的中斷。雖然CM3支持8位可編程優先級，但是一般來說在設計時回裁掉幾位低端有效位，減少級數，因為級數越多會帶來額外的成本和能耗。
搶占優先級和子優先級（響應優先級，亞優先級）：
CM3中最多支持128位優先級，因為8位中至少1位需要分配給子優先級。搶占優先級是指新產生的中斷優先級大於當前運行的中斷優先級，則優先級高的將會進行搶占。搶占優先級相同的兩個中斷，若同時發生或者懸起，則子優先級高的先運行，若一個已經在運行，無論子優先級是否更高，都不會進行搶占。
如下圖所示，設置為有4個搶占優先級和2個子優先級。
優先級由寫入應用程序中斷及復位控制寄存器（AIRCR）決定。例：0x05FA0500，則[7:6]兩位為搶占優先級。
二、向量表
向量表用於存儲中斷服務例程的入口地址，默認的向量表位於0地址處，各個向量占用3字節，其結構如下圖：
如圖所示，對於MSP的初始值、復位向量、NMI服務歷程入口地址、硬fault服務例程的入口地址是必須包含在向量表中的。為了靈活性，向量表支持重定位（一般重定位到SRAM的一塊區域），修改NVIC中的向量表偏移量寄存器的值就能夠重新定位向量表。但要注意的是向量表的起始地址是有要求的，需要求出向量總數並向上取整到最小的2的整數次冪。
三、中斷輸入和懸起
中斷輸入腳被置為有效后，該中斷就被懸起，即使撤銷了中斷請求，也會被記錄下來，當優先級最高的時候得到響應，只有懸起狀態清除了才會取消中斷。懸起狀態有兩種清除方法，一種是硬件清除，即當IRQ完成后，硬件自動清除懸起狀態並返回主程序，另一種是使用軟件清除中斷懸起狀態。
四、fault類異常
fault包括總線fault、存儲器管理fault、用法fault、硬fault這幾類。
4.1 總線fault
AHB（高性能總線）傳送數據時回復了一個錯誤信號，則會產生總線fault，一般是取指和數據讀寫時發生錯誤導致的，包括訪問地址沒有相應寄存器，SDRAM還未初始化就訪問，數據類型不匹配，設備不能被傳送數據（如用戶級下試圖訪問特權級下才能訪問的設備）。總線fault產生后，若優先級更高，則立即執行，否則被懸起。如果總線fault被除能，或者總線fault是由同優先級或者更高優先級中斷所引發的，那么總線fault會上訪稱硬fault。通過NVIC提供的“總線fault寄存器（BFSR）”，可以判斷fault出入棧，數據訪問還是取指。
4.2 存儲器管理fault
存儲器管理fault往往是因為觸發了MPU的保護設置的保護規范引發的，訪問空地址，往只讀region寫數據，用戶級下訪問只有特權級下才能訪問的地址也可能觸發存儲器管理fault。其處理方法和總線fault類似，若硬fault和NMI的執行也導致了MemManage fault，那內核將被鎖定。同樣的，NVIC有一個“存儲器管理fault狀態寄存器(MFSR)”，通過MFSR可以知道導致fault 的原因。
4.3 用法fault
產生的原因可能是：執行了協處理器指令，執行了未定義的指令，無效的中斷返回，使用多重加載/存儲指令時，地址沒有對齊。其他的與存儲器管理fault類似，有一個“用法fault狀態寄存器（UFSR）”。
4.4 硬fault
硬fault是以上三個處理器“上訪”的結果，另外，取向量產生的總線fault也按硬fault處理，NVIC也有一個？硬fault狀態寄存器（HFSR）來指明產生硬fault 的原因。
五、SVC和PendSV
SVC(系統調用)和PendSV(可懸起系統調用)用於軟件開發中，OS一般不會讓用戶程序直接訪問硬件，而是提供SVC（類似於API），用戶需要控制特定硬件時，通過產生一個SVC異常，執行SVC服務例程來間接訪問硬件。這種方式使得用戶無需復雜控制硬件程序，使系統更加健壯，見小了開發難度。SVC不能嵌套使用SVC，同優先級無法搶占自身，這樣會產生一個用法fault，在NMI中也不能使用SVC，否則會觸發硬fault。SVC異常必須在執行SVC指令后立即響應，即不可被懸起，否則也將上訪稱硬fault。
PendSV則是可以被懸起的異常，在PendSV懸起寄存器中寫入1，若優先級不夠高，則將緩期執行。典型的使用場合是在上下文切換中。如圖所示，即使SysTick搶占了ISR，PendSV會在ISR執行完畢后再進行上下文切換。
六、NVIC中斷控制
每個中斷都使用了NVIC中的以下幾個寄存器：使能與除能寄存器、懸起和解懸寄存器、優先級寄存器、活動狀態寄存器。還有一些特殊功能寄存器對中斷可能有影響：異常掩蔽寄存器（PRIMASK，FAULTMASK，BASEPRI）、向量表偏移量寄存器、軟件觸發中斷寄存器、優先級分組位段。
6.1中斷配置
（1）中斷使能和除能分別使用各自的寄存器來控制，若要使能和除能，只需要在寫1到相應的SETENA和CLRENA中，寫0沒有任何影響。寫0無效的的好處是每個中斷只需要去簡單設置就可以了，不必擔心破壞其他中斷的中斷設置。共240對使能位/除能位，分布在8對32位寄存器中。可以按字/半字/字節訪問。
（2）中斷的懸起狀態可以通過“中斷設置懸起寄存器（SETPEND）”和“中斷懸起清除寄存器（CLRPEND）”來讀取。懸起和解懸寄存器可以有8對，用法和使能除能寄存器差不多。
（3）優先級前面講過了。
（4）活動狀態由活動狀態寄存器（ACTIVE）來決定，執行ISR第一條指令后，活動位就被置1，直到ISR返回時才硬件清0。中斷被更高優先級搶斷時，該中斷活躍狀態仍然為1。該寄存器用法和使能除能寄存器差不多，只是不是成對的。
（5）特殊功能寄存器PRIMASK和FAULTMASK用於除能異常，PRIMASK將當前優先級設為0（可編程優先級的最高優先級），從而除能所有NMI和硬fault之外的異常。FAULTMASK則改為-1，將硬fault也除能。它們通過MRS和MSR或者CPS來訪問。
（6）BASEPRI也用於掩蔽異常，用於設定一個值，優先級低於這個值的都被屏蔽。
6.2 中斷設置示例
6.3軟件中斷和SysTick定時器
軟件中斷最簡單的方法是使用相應的SETPEND寄存器，更好的方法即使使用軟件觸發中斷寄存器（STIR），將相應的位寫入1，則該編號的外部中斷被懸起。
NVIC中還有一個SysTick定時器，產生SysTick異常，該定時器用於產生“滴答”中斷的時基，也是整個系統的時基。定時器將時間片分配給各個任務，實現任務的切換。有四個寄存器控制SysTick定時器，SysTick控制及狀態寄存器，SysTick重載數值寄存器，SysTick當前數值寄存器，SysTick校准數值寄存器。
七、中斷具體行為
7.1 中斷產生
中斷產生后，將會發生以下三個操作：
（1）入棧。為了保存現場，按順序把xPSR，PC，LR，R12，R3-R0由硬件自動壓入堆棧中，若在使用PSP，則壓入PSP，使用進程堆棧，否則壓入MSP，使用主堆棧。進入ISR后，將一直使用主堆棧。堆棧順序和空間順序並不是對應的：
（2）取向量。CM3采用哈佛結構，即取指和數據操作使用不同的總線，因此在入棧的同時，I-Code總線正在從向量表中找出正確的向量，然后在入口地址處取指。
（3）更新寄存器。SP：把堆棧指針（PSP或MSP）更新到新位置。PSR：更新IPSR位段（PSR的最低部分）的值為新響應的異常編號。PC：取向量后，PC將指向ISR的入口地址。LR：出入ISR過程中，LR代表的是“EXC_RETURN”，異常進入時由系統計算賦值給LR，方便異常返回時使用LR。
7.2 異常返回
在執行完ISR后，需要進行異常返回，以便回到被中斷的程序。異常返回的方式有三種：
異常返回后，CM3將執行以下操作使被中斷的程序再次被執行：
（1）出棧：和前面入棧相對應，將保存的值恢復到寄存器。
（2）更新NVIC寄存器：將活動位清除。
7.3嵌套中斷，咬尾中斷，晚到中斷
前面講到，CM3支持嵌套中斷，嵌套中斷發生時，被中斷的ISR的8個（或以上）寄存器值需要被保存到MSP，因此若嵌套過多，可能會導致棧溢出，因此計算MSP容量的最小安全值是很重要的。另外，相同的異常不允許重入（我覺得重入應該是指同一個ISR未完成又再次被調用，使得同一個ISR占用兩個內存空間），只能等一個ISR執行完成后，方可響應新的IRQ。
咬尾中斷是為了縮短中斷延遲而設置的，咬尾中斷就是指若CM3執行完一個中斷，接着發生另一個中斷時，不再進行異常返回中的出棧和中斷發生時的入棧操作，因為被中斷的程序再次被中斷，得不到執行，也就沒有必要把恢復出來又保存進去。
晚到中斷是指若在中斷產生的入棧階段，ISR尚未執行，又來了更高優先級的中斷，那么入棧后，將執行高優先級的中斷。
7.4 異常返回值
前面講到，中斷發生的第三步中LR將更新為“EXC_RETURN”，高28全為1，低四位有意義：
可以看出，EXC_RETURN有以下三個合法值：
7.5 中斷響應延遲
中斷延遲是指收到中斷請求，到執行ISR第一條指令時需要的時間。一般來說是12個周期，進行了上述的一系列操作，咬尾中斷則只需要6個周期。但是有些進行中的指令需要較多周期，包括除法指令、雙字傳送指令LDRD/STRD以及多重數據傳送指令LDM/STM。對於前兩者，CM3為了保證中斷的響應直接取消操作，這樣會喪失部分性能（因為中斷返回后需要從頭運行這個指令）。對於后者，CM3支持LDM/STM的中止和繼續，單這樣需要在xPSR中開出若干個ICI位，帶ISR返回后，CM3可以從中獲取LDM/STM執行的進度。
另外，中斷響應期間可能產生多個種類的fault，這里不再贅述。