2. MCU 中断系统概述：中断向量表、中断优先级、中断嵌套、中断使能与屏蔽机制

中断系统是 MCU 实时响应外部或内部事件的硬件核心。在 UART 中断模式驱动开发中，理解中断系统的底层机制是配置可靠通信的基础。本节将系统梳理中断向量表、优先级、嵌套、使能与屏蔽四大核心概念，并给出它们在 Cortex-M 系列 MCU（如 STM32）中的典型实现。

2.1 中断向量表（Interrupt Vector Table, IVT）

中断向量表是一张存储在 MCU 起始地址（通常为 0x0000 0000 或 0x0800 0000）的地址映射表。每个中断源对应表中的一个表项，表项内容为该中断服务函数（ISR）的入口地址。当 MCU 响应中断时，硬件自动从向量表中取出对应地址并跳转执行。

2.2 中断优先级（Interrupt Priority）

中断优先级决定了当多个中断同时触发时，MCU 优先响应哪一个。Cortex-M 内核支持可编程优先级，通常分为抢占优先级（Preemption Priority）和子优先级（Subpriority）。

2.3 中断嵌套（Interrupt Nesting）

中断嵌套是指一个中断服务函数正在执行时，被另一个更高优先级的中断打断的现象。Cortex-M 内核通过硬件自动压栈（Push）和出栈（Pop）现场来支持嵌套，无需软件干预。

2.4 中断使能与屏蔽机制

中断使能（Enable）与屏蔽（Mask）是控制中断是否被响应的两种手段。使能是允许特定中断源触发，屏蔽则是全局或局部地禁止中断响应。

2.4.1 中断使能

• 外设级使能： 在 UART 控制寄存器（如 USART_CR1）中设置 RXNEIE（接收中断使能）或 TCIE（发送完成中断使能）位。
• 内核级使能： 在 NVIC（嵌套向量中断控制器）中使能对应中断通道，调用 NVIC_EnableIRQ(USARTx_IRQn)。

2.4.2 中断屏蔽

• 全局屏蔽： 使用 __disable_irq()（CPSID I）关闭所有可屏蔽中断；使用 __enable_irq()（CPSIE I）恢复。
• 优先级屏蔽： 设置 BASEPRI 寄存器，屏蔽所有优先级低于或等于该值的中断。例如 __set_BASEPRI(0x50) 屏蔽优先级 >= 5 的中断。
• 局部屏蔽： 在 NVIC 中调用 NVIC_DisableIRQ(USARTx_IRQn) 关闭特定中断。

2.5 中断使能与屏蔽机制对比

2.6 中断配置代码示例（STM32 UART）

/* 1. 设置中断优先级分组（抢占优先级 4 位，子优先级 0 位） */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

/* 2. 配置 UART 中断优先级 */
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 5;  /* 抢占优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;         /* 子优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* 3. 使能 UART 外设级接收中断 */
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

/* 4. 全局中断使能（通常在系统初始化时已调用） */
__enable_irq();

/* 5. 在 ISR 中使用优先级屏蔽保护临界区 */
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    {
        /* 进入临界区：屏蔽优先级 <= 10 的中断 */
        __set_BASEPRI(0xA0);

        /* 读取接收数据寄存器 */
        uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1);

        /* 退出临界区：恢复 BASEPRI */
        __set_BASEPRI(0);

        /* 处理接收数据（如放入环形缓冲区） */
        // ...
    }
}