4、中断实战：串口中断收发、定时器中断、中断嵌套与抢占优先级实验

中断，说白了就是CPU正在干一件事，突然被更紧急的事打断，处理完再回来接着干。我刚开始学STM32时，觉得中断就是个“回调函数”，后来踩了不少坑才明白——中断的优先级配置、嵌套逻辑、抢占与响应的区别，才是真正决定系统稳定性的关键。

这一章，我们直接动手。通过三个实验，把串口中断、定时器中断、中断嵌套和抢占优先级彻底搞明白。

4.1 实验一：串口中断收发

串口中断是最基础、最常用的中断场景。你想想看，如果CPU一直轮询等待串口数据，那啥也别干了。用中断，数据来了再处理，效率高得多。

4.1.1 硬件准备

• STM32F103C8T6 开发板（我用的是最小系统板）
• USB转TTL模块（CH340G，便宜好用）
• 杜邦线若干
• 串口调试助手（随便哪个都行）

4.1.2 代码实现

先配置USART1，开启接收中断。我个人习惯用HAL库，但底层逻辑必须清楚。

// 串口初始化
void USART1_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct = {0};

    // 使能时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // TX - PA9, RX - PA10
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // USART配置
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);

    // 开启接收中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

    // NVIC配置
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

// 中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    {
        uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1);
        // 这里处理接收到的数据，比如回显
        USART_SendData(USART1, data);
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    }
}

4.2 实验二：定时器中断

定时器中断，说白了就是让CPU每隔固定时间干一件事。比如LED闪烁、数据采集、任务调度。

4.2.1 配置TIM2

我用TIM2做1ms中断。为什么是1ms？因为很多实时任务都需要这个时间粒度。

void TIM2_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct = {0};
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct = {0};

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 72MHz / 72 = 1MHz, 计数1000次 = 1ms
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 72 - 1;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 1000 - 1;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
        // 每1ms执行一次
        // 比如翻转LED
        GPIO_ToggleBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
    }
}

4.3 实验三：中断嵌套与抢占优先级

这才是本章的重头戏。中断嵌套，说白了就是高优先级中断可以打断低优先级中断。抢占优先级决定谁可以打断谁，响应优先级决定同抢占优先级时的处理顺序。

4.3.1 优先级分组

STM32的NVIC支持4位优先级，可以分成抢占优先级和响应优先级。分组方式如下：

我个人习惯用Group_2，4级抢占够用，4级响应也灵活。你想想看，如果抢占位数太多，配置起来容易乱；太少，又不够用。

4.3.2 嵌套实验设计

我们设计三个中断：

• 中断A（高抢占优先级）：TIM2中断，抢占优先级0，响应优先级0
• 中断B（中抢占优先级）：USART1中断，抢占优先级1，响应优先级0
• 中断C（低抢占优先级）：EXTI0中断，抢占优先级2，响应优先级0

实验流程：

1. 主循环触发EXTI0中断（C）
2. C执行到一半，USART1收到数据，触发中断B
3. B执行到一半，TIM2溢出，触发中断A
4. 观察中断执行顺序

// 配置优先级分组
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

// 中断A：TIM2 - 抢占0，响应0
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

// 中断B：USART1 - 抢占1，响应0
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

// 中断C：EXTI0 - 抢占2，响应0
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

4.4 中断嵌套流程图

下面这张图，把中断嵌套的流程画清楚了。你一看就明白。

4.5 避坑指南

做中断实验，有几个坑我替你们踩过了：

• 中断服务函数别写太长：我曾经在串口中断里做数据解析，结果数据量一大，其他中断全被堵死了。后来改成只收数据，解析放主循环。
• 优先级分组全局只设一次：NVIC_PriorityGroupConfig只能调用一次，否则会出问题。我见过有人每个外设初始化都调一次，结果系统跑飞了。
• 中断标志位必须清除：忘了清标志位，中断会一直触发。嗯，这个坑我至少踩过三次。
• 抢占优先级数值越小优先级越高：0最高，15最低。这个和直觉相反，我刚学时总搞反。

4.6 本章小结

三个实验做下来，你应该对STM32的中断机制有了直观认识。串口中断让你知道怎么响应外部事件，定时器中断让你掌握周期性任务，中断嵌套实验则让你理解优先级的重要性。

记住一句话：中断是嵌入式系统的灵魂，优先级是中断的灵魂。配置不好，系统就乱套了。