中断系统入门：ARM Cortex-M内核中断向量表、NVIC控制器工作原理、中断优先级分组规则
各位同学，咱们今天聊聊中断系统的底层逻辑。很多工程师写SPI驱动时，中断配不好，通信就乱套。其实根子就在对Cortex-M的中断机制理解不透。别急，我带你一层层剥开。
1. 中断向量表：CPU的“紧急通讯录”
中断向量表，说白了就是一张地址表。CPU遇到中断事件后，该跳到哪里去执行代码？查这张表就行。
在Cortex-M内核中，向量表默认放在起始地址 0x00000000。表里每一项占4字节，存的是对应中断服务函数（ISR）的入口地址。
向量表结构（以STM32F4为例）
- 第0项：栈顶指针（MSP初始值）
- 第1项：Reset_Handler（复位入口）
- 第2项：NMI_Handler
- 第3项：HardFault_Handler
- 第4~15项：系统异常
- 第16项起：外部中断（如SPI、UART、TIM等）
我记得刚做第一个项目时，芯片一上电就跑飞。查了半天，发现是向量表偏移没配好。嗯，这里要注意：如果你把程序放在0x08000000（Flash），必须设置 SCB->VTOR = 0x08000000，否则CPU找不到中断入口。
2. NVIC控制器：中断的“交通警察”
NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller），嵌套向量中断控制器。它管三件事：使能/禁止中断、挂起/清除中断、配置优先级。
你想想看，如果所有中断同时发生，谁先执行？NVIC说了算。它内部维护了一个优先级判决逻辑，每个外部中断都有一个8位优先级寄存器（实际有效位取决于芯片实现）。
个人习惯：我一般把NVIC的优先级寄存器当成“8位宽度，但只用高4位”。这样分组时更清晰，不容易搞混。
NVIC的核心寄存器就那么几个：
| 寄存器 | 功能 |
|---|---|
| ISER[0..7] | 中断使能设置寄存器（写1使能） |
| ICER[0..7] | 中断清除寄存器（写1禁止） |
| ISPR[0..7] | 中断挂起设置寄存器（软件触发中断） |
| ICPR[0..7] | 中断挂起清除寄存器 |
| IPR[0..59] | 中断优先级寄存器（每个中断占8位） |
操作很简单：想使能SPI中断，就写 NVIC->ISER[SPI_IRQn >> 5] |= (1 << (SPI_IRQn & 0x1F))。别嫌麻烦，底层就这么干。
3. 中断优先级分组规则：抢占优先级 vs 子优先级
这是最容易踩坑的地方。Cortex-M把优先级分成两组：抢占优先级（Preempt Priority）和子优先级（Sub Priority）。
怎么分？靠 SCB->AIRCR 寄存器的PRIGROUP位段。Cortex-M3/M4支持3位分组，M0/M0+只支持2位。具体规则如下：
| PRIGROUP值 | 抢占优先级位数 | 子优先级位数 | 优先级分组 |
|---|---|---|---|
| 0 | 7 | 1 | 抢占优先 |
| 1 | 6 | 2 | 抢占优先 |
| 2 | 5 | 3 | 抢占优先 |
| 3 | 4 | 4 | 抢占优先 |
| 4 | 3 | 5 | 抢占优先 |
| 5 | 2 | 6 | 抢占优先 |
| 6 | 1 | 7 | 抢占优先 |
| 7 | 0 | 8 | 全部为子优先级 |
我曾经踩过的坑：项目里用了PRIGROUP=3（4位抢占+4位子优先级），结果两个中断的抢占优先级相同，子优先级不同。我以为高子优先级能打断低子优先级——错了！只有抢占优先级不同才能嵌套。子优先级只在同抢占优先级时决定谁先执行，不能打断。
所以，配置优先级时记住一句话：抢占优先级决定能否嵌套，子优先级决定排队顺序。
4. 优先级配置实战：HAL库 vs 寄存器操作
HAL库封装了 HAL_NVIC_SetPriority()，但底层还是操作IPR寄存器。我建议你至少看一遍寄存器级代码，心里有底。
// 设置SPI1中断优先级：抢占优先级2，子优先级1
// 假设PRIGROUP=3（4位抢占+4位子优先级）
// 优先级值 = (抢占优先级 << 子优先级位数) | 子优先级
// 这里子优先级位数=4，所以：
// 优先级值 = (2 << 4) | 1 = 0x21
NVIC_SetPriority(SPI1_IRQn, 0x21);
NVIC_EnableIRQ(SPI1_IRQn);
注意：数值越小，优先级越高。0是最高优先级，255是最低（但实际有效位只用到高几位）。
我的习惯：系统滴答定时器（SysTick）我固定给抢占优先级0，PendSV给抢占优先级15（最低）。这样任何中断都不会阻塞系统心跳，而PendSV只在空闲时执行上下文切换。
5. 中断嵌套与优先级分组关系图
下面这张图帮你理清中断嵌套的判决流程。我画了很多遍才满意，你仔细看。
6. 避坑指南：优先级配置常见错误
- 忘记设置PRIGROUP：默认值可能是0（7位抢占+1位子优先级），导致你设的优先级和预期不符。我建议在系统初始化时显式设置一次。
- 优先级数值理解反了：0最高，255最低。有人习惯性认为255最高，结果高优先级中断被低优先级阻塞。
- 中断使能顺序：先设优先级，再使能中断。否则中断可能在设置优先级前就触发，导致意外行为。
- SPI中断与DMA中断优先级冲突：如果SPI用DMA传输，DMA中断优先级必须高于或等于SPI中断，否则可能丢数据。