一、NVIC中斷優先級管理
1. 中斷簡介
在Cortex-M3（CM3）內核中，每個中斷的優先級都是用寄存器中的8位來設置的，這樣就有2^8 =256級中斷，意味着可以支持256個中斷，這其中包含了16個內核中斷和240個外部中斷，並且具有256級的可編程中斷設置。但許多芯片廠商並沒有使用CM3內核的全部東西，而是只用了它的一部分，而多余的部分應該是設計者考慮到后續應用發展而冗余設計的。
實際情況中，芯片廠商根據自己生產的芯片做出了調整。比如ST（意法半導體）公司的STM32F1xx和F4xx系列只使用了這個（寄存器NVIC->IPR，如圖所示）8位中的高四位[7:4]，低四位取零，這樣2^4=16，只能表示16級中斷嵌套。
STM32有84個中斷，包括16個內核中斷和68個可屏蔽中斷，具有16級可編程的中斷優先級。我們使用的是STM32F103系列，只有60個可屏蔽中斷，而在107系列有68個。
2. 中斷向量表
中斷向量表為每個外設作了硬件編號，可以把它理解為默認順序。如果有兩個外設工作順序發生沖突（一般在NVIC設置好后就很少發生這種情況）時，就按照這個表來分執行先后。
STM32的中斷向量表如下（可對照STM32中文參考手冊9.1.2節中斷和異常向量中的表）：
其中灰色的部分（圖片未顯示）為異常向量，其余白色部分為中斷向量。
在頭文件stm32f10x.h的163行開始中定義了各中斷向量的順序編號，現摘錄該定義（IRQ = Interrupt Request）：
/****** Cortex-M3 Processor Exceptions Numbers 內核處理器異常編號（用戶一般不使用，說白就是不用管） ***************************************************/
NonMaskableInt_IRQn = -14, /*!< 2 Non Maskable Interrupt */
······
/****** STM32 specific Interrupt Numbers STM32特定中斷號 *********************************************************/
WWDG_IRQn = 0, /*!< Window WatchDog Interrupt */
PVD_IRQn = 1, /*!< PVD through EXTI Line detection Interrupt */
TAMPER_IRQn = 2, /*!< Tamper Interrupt */
······
//省略號表示下面還有很多很多，而且使用的是條件編譯，因為不同型號對應不同中斷號。
在頭文件core_cm3.h中可以看到配置與中斷相關的寄存器。實際上ST芯片用不到這么大的寄存器，因此我們在網上借鑒了一段代碼，反映了ST芯片真實使用到的寄存器大小。其余未使用到的空間均為保留。
/*
cortex-m3內核分組方式（8組）結構體表達方式：
*/
typedef struct
{
__IO uint32_t ISER[8]; //中斷使能設置寄存器，作用：用來使能中斷
//32位寄存器，每個位控制一個中斷的使能。STM32F10x只有60個可屏蔽中斷，所以只使用了其中的ISER[0]和ISER[1]。
//ISER[0]的bit0~bit31分別對應中斷0~31。ISER[1]的bit0~27對應中斷32~59；
/*!< 偏移量: 0x000 Interrupt Set Enable Register */
uint32_t RESERVED0[24]; //這些保留的不用看，也不要使用
__IO uint32_t ICER[8]; //中斷清除使能寄存器，作用：用來失能中斷
//32位寄存器，每個位控制一個中斷的失能。STM32F10x只有60個可屏蔽中斷，所以只使用了其中的ICER[0]和ICER[1]。
//ICER[0]的bit0~bit31分別對應中斷0~31。ICER[1]的bit0~27對應中斷32~59，下面都差不多
/*!<偏移量: 0x080 Interrupt Clear Enable Register */
uint32_t RSERVED1[24];
__IO uint32_t ISPR[8]; //中斷掛起設置寄存器，作用：用來掛起中斷，就是我之前關掉這個中斷，但現在我想打開它了！
/*!< 偏移量: 0x100 Interrupt Set Pending Register */
uint32_t RESERVED2[24];
__IO uint32_t ICPR[8]; //中斷清除掛起寄存器，作用：用來解掛中斷，說白了就是我不想用這個中斷，暫時關掉！
/*!<偏移量: 0x180 Interrupt Clear Pending Register */
uint32_t RESERVED3[24];
__IO uint32_t IABR[8]; //中斷激活狀態位寄存器，作用：只讀，通過它可以知道當前在執行的中斷是哪一個
//問題：既然只讀的話為何不聲明 __I ？沒搞懂
/*!< 偏移量: 0x200 Interrupt Active bit Register */
uint32_t RESERVED4[56];
__IO uint8_t IP[240]; //中斷優先級寄存器
//240個8位寄存器，每個中斷使用一個寄存器來確定優先級。STM32F10x系列一共60個可屏蔽中斷，使用IP[59]~IP[0]。
//之前已經講過，每個IP寄存器的高4位用來設置搶占和響應優先級（根據分組），低4位沒有用到。
/*!< 偏移量: 0x300 Interrupt Priority Register (8Bit wide) */
uint32_t RESERVED5[644]; //軟件觸發方式寄存器
__O uint32_t STIR; /*!< 偏移量: 0xE00 Software Trigger Interrupt Register */
} NVIC_Type;
/*
實際STM32分組（5組）方式結構體表達方式
*/
typedef struct
{
vu32 ISER[2]; //v表示volatile，這個關鍵字很重要，以后有時間去研究研究
u32 RESERVED0[30];
vu32 ICER[2];
u32 RSERVED1[30];
vu32 ISPR[2];
u32 RESERVED2[30];
vu32 ICPR[2];
u32 RESERVED3[30];
vu32 IABR[2];
u32 RESERVED4[62];
vu32 IPR[15]; //Interrupt Priority Registers，這里可以與上面的IP對應
//大家可以算算，每個寄存器僅占用4位，15*4=60是不是正好。
} NVIC_TypeDef;
這么多的中斷，該怎樣管理呢？NVIC這時要出場了。
3. 嵌套向量中斷控制器（NVIC）
NVIC的全稱是Nested vectoredinterrupt controller，即嵌套向量中斷控制器。
需要注意一點：NVIC是Cortex-M3核心的一部分，因此就不要在STM32中文參考手冊里面找了（STM32：關我鳥事？），應查閱ARM的Cortex-M3技術參考手冊。
NVIC一個很重要的概念是優先級分組。和51單片機不同，NVIC將優先級分為兩個：搶占優先級（PreemptionPriority）和響應優先級（SubPriority）。從英文就知道了，搶占優先級比響應優先級要高。同一個優先級上，數字越小，優先級越高。工作原理如下：
【情況一】外設B工作時遇到中斷請求，外設A需要工作，因為A的搶占優先級高，這時外設B會立刻停止，外設A搶占B開始工作。如果遇到多個中斷請求，還會進入中斷嵌套，形成“套娃”。所以，搶占優先級是可以嵌套的。
如果是A和B同時到來，因為A的搶占優先級高，會先執行A，后執行B。
| 外設 | 搶占優先級 | 響應優先級 | 中斷向量號 |
|---|---|---|---|
| A | 1 | 2 | 3 |
| B | 2 | 1 | 4 |
【情況二】外設B工作時遇到中斷請求，外設A需要工作，因為兩者搶占優先級相同，此時只能實行先到先得，B弄完后A再來了。所以，響應優先級是不能嵌套的。
如果是A和B同時到來，因為兩者搶占優先級相同，此時繼續比較響應優先級，B的響應優先級高，會先執行B，后執行A。
| 外設 | 搶占優先級 | 響應優先級 | 中斷向量號 |
|---|---|---|---|
| A | 1 | 2 | 3 |
| B | 1 | 1 | 4 |
【情況三】外設B工作時遇到中斷請求，外設A需要工作，因為兩者搶占優先級和響應優先級相同，所以實行的是先到先得的辦法，誰先執行就讓誰了。
如果是A和B同時到來，因為A的中斷向量號小，會先執行A，后執行B。
| 外設 | 搶占優先級 | 響應優先級 | 中斷向量號 |
|---|---|---|---|
| A | 1 | 1 | 3 |
| B | 1 | 1 | 4 |
4. NVIC的定義以及庫函數
在STM32中，優先級編號不是你想多少就多少的，是有規定的。首先，NVIC對STM32中斷進行分組，一共5個組，組0~4。同時，對每個中斷設置一個搶占優先級和一個響應優先級值。分組配置是在寄存器SCB->AIRCR（可在頭文件core_cm3.h找到）中配置的。
如下表：
對應：
- 第0組：所有4位(僅能用0-15設置優先級別，下同)用於指定響應優先級
- 第1組：最高1位(0-1)用於指定搶占式優先級，最低3位(0-7)用於指定響應優先級
- 第2組：最高2位(0-3)用於指定搶占式優先級，最低2位(0-3)用於指定響應優先級
- 第3組：最高3位(0-7)用於指定搶占式優先級，最低1位(0-1)用於指定響應優先級
- 第4組：所有4位(0-15)用於指定搶占式優先級
NVIC的定義（位於頭文件misc.h，80行還有一個和上面一樣的表格）如下：
typedef struct
{
uint8_t NVIC_IRQChannel; //指定是哪個外設需要中斷，各外設向量號在stm32f10x.h可以看到
uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //設置搶占優先級編號（至於最大可以多少參照上表）
uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; //設置響應優先級編號（至於最大可以多少參照上表）
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; //使能中斷通道
} NVIC_InitTypeDef;
NVIC的庫函數定義（位於頭文件misc.h）如下：
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t NVIC_VectTab, uint32_t Offset);
void NVIC_SystemLPConfig(uint8_t LowPowerMode, FunctionalState NewState);
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource);
//與掛起和解掛有關的函數：
static __INLINE void NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn)；
static __INLINE uint32_t NVIC_GetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn)；
static __INLINE void NVIC_ClearPendingIRQ(IRQn_Type IRQn);
//與中斷標志激活位有關的函數（作用就是看這個中斷有沒掛起，別想多了）：
static __INLINE uint32_t NVIC_GetActive(IRQn_Type IRQn);
使用NVIC的流程如下：
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 1.選擇優先級分組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
// 2.選擇需要產生中斷的外設
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;
// 3.設置搶占優先級級別
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// 4.設置響應優先級級別
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
// 5.使能中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
// 6.初始化中斷
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
二、外部中斷EXTI
EXTI（External interrupt / event controller）又叫外部中斷/事件控制器，EXTI是ST公司在其STM32產品上擴展的外中斷控制。它負責管理映射到GPIO引腳上的外中斷和片內幾個集成外設的中斷（PVD，RTC鬧鍾，USB喚醒，以太網），以及軟件中斷。其輸出最終被映射到NVIC的相應通道。因此，配置EXTI中斷的過程必然包含對NVIC的配置。（不嚴謹理解：NVIC包含EXTI）
在頭文件stm32f10x.h中，我們用的是STM32F10X_HD型，所以有關EXTI的中斷向量號分別如下（尤其需要注意最后兩個）：
EXTI0_IRQn = 6, /*!< EXTI Line0 Interrupt */
EXTI1_IRQn = 7, /*!< EXTI Line1 Interrupt */
EXTI2_IRQn = 8, /*!< EXTI Line2 Interrupt */
EXTI3_IRQn = 9, /*!< EXTI Line3 Interrupt */
EXTI4_IRQn = 10,
EXTI9_5_IRQn = 23, /*!< External Line[9:5] Interrupts */
EXTI15_10_IRQn = 40, /*!< External Line[15:10] Interrupts */
EXTI由19個（互聯型為20個）產生事件/中斷請求的邊沿檢測器組成，每個輸入線可以獨立地配置輸入類型(脈沖或掛起)和對應的觸發事件(上升沿或下降沿或者雙邊沿都觸發)。每個輸入線都可以獨立地被屏蔽。
1. EXTI功能框圖
（該圖來自火哥PPT）
對照圖中編號順序來講講各個元素（以下寄存器配置對照STM32中文參考手冊9.3EXTI寄存器描述）：
（0）信號線
圖中箭頭為信號線，可以看到箭頭所指方向為信號傳輸方向，雙箭頭表示信號可雙向傳導。上面的“/20”表示在控制器內部類似的信號線路有20個，這里是省略了其余19個信號線（這里顯示的是互聯型）。這里詳細說一下哪些可以作為輸入：每個IO都可以作為外部中斷輸入，中斷控制器支持19個外部中斷/事件請求。具體如下：
- 線（EXTI_Linex）0-15：對應外部IO口的輸入中斷（PX0、PX1、···、PX15，X = A、B、C、D、E、F、G、H、I）
- 線16：連接到PVD輸出
- 線17：連接到RTC鬧鍾事件
- 線18：連接到USB喚醒事件
- 線19（只適用於互聯型）：連接到以太網喚醒事件
下圖顯示的是在AFIO_EXTICR寄存器的EXTIx位（AFIO是復用GPIO，以后會講到）：
（1）輸入線
EXTI有19個中斷/事件輸入線，中斷輸入可以來自GPIO，也可以來自外設。
（2）邊沿檢測電路
可以通過寄存器設置電路是上升沿觸發（EXTI_RTSR）或下降沿觸發（EXTI_FTSR）或兩者皆觸發。若檢測到有效信號則輸出高電平（1），否則低電平（0）。
（3）或門
輸入分別是來自邊沿檢測電路和軟件中斷寄存器（EXTI_SWIER），只要有一個輸入為高電平，輸出即為高電平。
（4）與門
輸入分別來自中斷屏蔽寄存器（EXTI_IMR）和請求掛起寄存器（EXTI_PR），需要兩個輸入為高電平，輸出才為高電平。
（5）輸出至NVIC
將EXTI_PR寄存器內容輸出到NVIC內，從而實現系統中斷事件控制。以上均為NVIC路線。
（6）與門
輸入分別來自事件屏蔽寄存器（EXTI_EMR）和或門輸出，需要兩個輸入為高電平，輸出才為高電平。
（7）脈沖發生器
當輸入端，即與門（6）的輸出端，是一個高電平就會產生一個脈沖；如果輸入端是低電平就不會輸出脈沖。
（8）產生事件
脈沖發生器產生的脈沖信號，是事件線路最終的產物，這個脈沖信號可以給其他外設電路使用。
2. EXTI的定義以及庫函數
在頭文件stm32f10x_exti.h中定義了結構體EXTI：
typedef struct
{
uint32_t EXTI_Line;
// EXTI中斷/事件線選擇，參數為EXTI_Linex
EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;
// EXTI模式選擇：中斷（EXTI_Mode_Interrupt）觸發或者事件（EXTI_Mode_Event）觸發
EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;
// EXTI邊沿觸發類型選擇：上升沿觸發(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿觸發(EXTI_Trigger_Falling)
//或者上升沿和下降沿都觸發(EXTI_Trigger_Rising_Falling)
FunctionalState EXTI_LineCmd;
// 使能EXTI
}EXTI_InitTypeDef;
同時，也定義了庫函數（參考原子PPT）：
①void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
//設置IO口與中斷線的映射關系
exp: GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource2);
②void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
//初始化中斷線：觸發方式等
③ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);
//判斷中斷線中斷狀態，是否發生
④void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);
//清除中斷線上的中斷標志位
在設置好EXTI后，還要指定中斷后程序要干什么，這就需要用戶自己定義中斷服務函數，但是函數名不能亂起，在startup_stm32f10x_hd.s文件中已經寫好了中斷向量表的順序（從62行__Vectors開始），這些就是函數名。至於怎么寫，待會舉個例子就好了。
使用EXTI的流程較繁瑣，如下：
// 0.先配置想要產生中斷的GPIO，用GPIO配置的方法配置
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
// 1.開啟（使能）GPIO復用時鍾（關鍵一步）
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
// 2.選擇IO口與中斷線的映射關系
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource3);
// 3.EXTI中斷/事件線選擇
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;
// 4.EXTI邊沿觸發類型選擇
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
// 5.EXTI模式選擇
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
// 6.使能EXTI
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
// 7.初始化EXTI
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
// 8.編寫中斷服務函數，中斷后你想干嘛都寫在這里面
EXTIx_IRQHandler(){···}
// 9.別忘了在中斷服務函數里面清除中斷標志位
EXTI_ClearITPendingBit();
三、一個簡單的例程
功能：按鍵KEY1按下，實現一次LED0反轉。初始狀態時LED0滅。用NVIC和EXTI中斷實現。
部分程序（省略led部分）如下：
// main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "exti_config.h"
int main(void)
{
LED_Init();
delay_init();
EXTI_Key_Config();
EXTI_NVIC_Config();
while(1){}
}
//exti_config.h
#ifndef __EXTI_CONFIG_H
#define __EXTI_CONFIG_H
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_3)
void EXTI_Key_Config(void);
void EXTI_NVIC_Config(void);
#endif /* __EXTI_CONFIG_H */
//exti_config.c
#include "exti_config.h"
void EXTI_NVIC_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); // NVIC組別為0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //搶占優先級為1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //響應優先級為1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
// KEY1: PE3
void EXTI_Key_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
//初始化GPIOE.3
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
//為GPIOE.3配置EXTI
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource3);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
//中斷服務函數
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10); //按鍵延時判斷
if(KEY1 == 0)
{
LED0 = !LED0;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); //記得最后清除中斷標志位，為下一次中斷做准備
}