背景知识视频教程
STM32教程
STM32Fx微控制器自定义引导程序开发
使用Keil uVision学习C语言中的STM32F103C8T6微控制器
NVIC控制器
NVIC（嵌套向量中断控制器）是基于Cortex-M的微控制器内部的专用硬件单元，负责异常处理。
下图显示了NVIC单元，处理器内核和外围设备之间的关系。 在这里，我们必须区分两种类型的外围设备：Cortex-M内核外部但STM32 MCU内部的外围设备（例如定时器，UARTS等）以及MCU外部的外围设备。 来自最后一种外围设备的中断源是MCU I / O，既可以配置为通用I / O（例如，将触觉开关连接到配置为输入的引脚），也可以驱动外部高级外围设备 （例如，配置为通过RMII接口与以太网交换数据的I / O）。 专用的可编程控制器称为外部中断/事件控制器（EXTI），负责外部I / O信号与NVIC控制器之间的互连，如下所示。
如前所述，ARM区分源自CPU内核内部的系统异常和来自外部外设的硬件异常，也称为中断请求（IRQ）。 程序员通过使用特定的ISR来管理异常，这些ISR是在较高级别编码的（大多数情况下使用C语言）。 借助包含中断服务程序存储器中地址的间接表，处理器知道了这些程序的位置。 该表通常称为向量表，每个STM32微控制器都定义自己的表。
矢量表
所有Cortex-M处理器都定义了一组固定的异常（对于Cortex-M3 / 4/7内核为十五个，对于Cortex-M0 / 0 +内核为十三个），这是所有Cortex-M系列所共有的，因此是所有STM32系列所共有的。在这里，为方便起见，您可以找到同一张表（下表）。 快速浏览这些异常是个好主意。
Reset：CPU复位后立即引发此异常。 它的处理程序是正在运行的固件的真正入口。 在STM32应用程序中，所有操作均从此异常开始。 处理程序包含一些旨在初始化执行环境的汇编代码功能，例如主堆栈，.bss区域等。
NMI：这是一个特殊的例外，它在“重置一个”之后具有最高优先级。 与Reset异常一样，它不能被屏蔽（被禁用），并且可以与关键和不可延迟的活动关联。 在STM32微控制器中，它链接到时钟安全系统（CSS）。 CSS是一种自我诊断的外围设备，可检测HSE的故障。 如果发生这种情况，则会自动禁用HSE（这意味着会自动启用内部HSI），并且会引发NMI中断，以通知软件HSE出了点问题。
Hard Fault：是通用故障异常，因此与软件中断有关。 禁用其他故障异常后，它将充当所有类型异常的收集器（例如，如果未启用“总线故障”，则对无效位置的内存访问会引发“硬故障”异常）。
Memory Management：执行代码尝试访问非法位置或违反内存保护单元（MPU）的规则时会发生。
Bus Fault：当AHB接口收到来自总线从站的错误响应时发生（如果是指令提取，也称为预取中止；如果是数据访问，则称为数据中止）。 也可能由其他非法访问（例如，访问不存在的SRAM存储器位置）引起。
Usage Fault：发生程序错误时，例如非法指令，对齐问题或尝试访问不存在的协处理器。
SVCCall：这不是故障情况，在调用Supervisor Call（SVC）指令时引发。 实时操作系统使用它在特权状态下执行指令（需要执行特权操作的任务执行SVC指令，并且OS执行所请求的操作-这与其他OS中的系统调用相同）。
Debug Monitor：当处理器内核处于监视器调试模式时发生软件调试事件时，会引发此异常。 当使用基于软件的调试解决方案时，它还用作诸如断点和观察点之类的调试事件的异常。
PendSV：这是与RTOS相关的另一个例外。 与在执行SVC指令后立即执行的SVCall异常不同，可以延迟PendSV。 这样，RTOS可以以更高的优先级完成任务。
SysTick：此异常通常也与RTOS活动有关。 每个RTOS都需要一个计时器来定期中断当前代码的执行并切换到另一个任务。 所有STM32微控制器均在Cortex-M内核内部提供SysTick定时器。 即使可以使用其他所有定时器来安排系统活动，专用定时器的存在也可以确保在所有STM32系列之间的可移植性（由于与MCU内部芯片相关的优化原因，并非所有定时器都可用作外部外围设备）。 此外，即使我们不在固件中使用RTOS，也要记住，ST CubeHAL使用SysTick计时器执行与时间相关的内部活动（并且还假定SysTick计时器配置为生成 每1毫秒中断一次）。
可以为给定MCU定义的其余异常与IRQ处理有关。 Cortex-M0 / 0 +内核最多允许32个外部中断，而Cortex-M3 / 4/7内核则允许芯片制造商定义多达240个中断。
STM32微控制器的数据表无疑是有关可用中断的主要来源。 但是，我们可以简单地在其HAL中引用ST提供的向量表。 该表是在我们的MCU的启动文件中定义的，该汇编文件以.S结尾。 打开该文件，我们可以找到该MCU的整个向量表，大约从第140行开始。
即使向量表包含处理程序例程的地址，Cortex-M内核也需要一种在内存中查找向量表的方法。 按照惯例，向量表从所有基于Cortex-M的处理器中的硬件地址0x0000 0000开始。 如果向量表位于内部闪存中（通常会发生这种情况），并且由于所有STM32 MCU中的闪存都是从0x0800 0000地址映射的，因此它是从0x0800 0000地址开始放置的，在以下情况下别名为0x0000 0000 CPU启动。
下图显示了向量表在内存中的组织方式。 该阵列的零入口是SRAM内部主堆栈指针（MSP）的地址。 通常，该地址与SRAM的末尾相对应，即其基址+大小。 从该表的第二个条目开始，我们可以找到所有异常和中断处理程序。 这意味着对于基于Cortex-M0 / 0 +的微控制器，向量表的长度等于48；对于Cortex-M3 / 4/7，向量表的长度等于256。
弄清楚向量表的某些内容很重要
异常处理程序的名称只是一个约定，如果您愿意使用其他名称，则可以完全自由地对其进行重命名。 它们只是符号（程序中的变量和函数也是如此）。 但是，请记住，CubeMX软件旨在生成具有这些名称的ISR，这是ST的约定。 因此，您也必须重命名ISR名称。
如前所述，向量表必须放在处理器希望在其中找到的闪存的开头。 这是一个链接编辑器作业，在绝对文件生成期间将向量表放置在闪存数据的开头，该绝对文件是我们上传到闪存的二进制文件。
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NVIC（嵌套向量中断控制器）是基于Cortex-M的微控制器内部的专用硬件单元，负责异常处理。
下图显示了NVIC单元，处理器内核和外围设备之间的关系。 在这里，我们必须区分两种类型的外围设备：Cortex-M内核外部但STM32 MCU内部的外围设备（例如定时器，UARTS等）以及MCU外部的外围设备。 来自最后一种外围设备的中断源是MCU I / O，既可以配置为通用I / O（例如，将触觉开关连接到配置为输入的引脚），也可以驱动外部高级外围设备 （例如，配置为通过RMII接口与以太网交换数据的I / O）。 专用的可编程控制器称为外部中断/事件控制器（EXTI），负责外部I / O信号与NVIC控制器之间的互连，如下所示。
如前所述，ARM区分源自CPU内核内部的系统异常和来自外部外设的硬件异常，也称为中断请求（IRQ）。 程序员通过使用特定的ISR来管理异常，这些ISR是在较高级别编码的（大多数情况下使用C语言）。 借助包含中断服务程序存储器中地址的间接表，处理器知道了这些程序的位置。 该表通常称为向量表，每个STM32微控制器都定义自己的表。
矢量表
所有Cortex-M处理器都定义了一组固定的异常（对于Cortex-M3 / 4/7内核为十五个，对于Cortex-M0 / 0 +内核为十三个），这是所有Cortex-M系列所共有的，因此是所有STM32系列所共有的。在这里，为方便起见，您可以找到同一张表（下表）。 快速浏览这些异常是个好主意。
Reset：CPU复位后立即引发此异常。 它的处理程序是正在运行的固件的真正入口。 在STM32应用程序中，所有操作均从此异常开始。 处理程序包含一些旨在初始化执行环境的汇编代码功能，例如主堆栈，.bss区域等。
NMI：这是一个特殊的例外，它在“重置一个”之后具有最高优先级。 与Reset异常一样，它不能被屏蔽（被禁用），并且可以与关键和不可延迟的活动关联。 在STM32微控制器中，它链接到时钟安全系统（CSS）。 CSS是一种自我诊断的外围设备，可检测HSE的故障。 如果发生这种情况，则会自动禁用HSE（这意味着会自动启用内部HSI），并且会引发NMI中断，以通知软件HSE出了点问题。
Hard Fault：是通用故障异常，因此与软件中断有关。 禁用其他故障异常后，它将充当所有类型异常的收集器（例如，如果未启用“总线故障”，则对无效位置的内存访问会引发“硬故障”异常）。
Memory Management：执行代码尝试访问非法位置或违反内存保护单元（MPU）的规则时会发生。
Bus Fault：当AHB接口收到来自总线从站的错误响应时发生（如果是指令提取，也称为预取中止；如果是数据访问，则称为数据中止）。 也可能由其他非法访问（例如，访问不存在的SRAM存储器位置）引起。
Usage Fault：发生程序错误时，例如非法指令，对齐问题或尝试访问不存在的协处理器。
SVCCall：这不是故障情况，在调用Supervisor Call（SVC）指令时引发。 实时操作系统使用它在特权状态下执行指令（需要执行特权操作的任务执行SVC指令，并且OS执行所请求的操作-这与其他OS中的系统调用相同）。
Debug Monitor：当处理器内核处于监视器调试模式时发生软件调试事件时，会引发此异常。 当使用基于软件的调试解决方案时，它还用作诸如断点和观察点之类的调试事件的异常。
PendSV：这是与RTOS相关的另一个例外。 与在执行SVC指令后立即执行的SVCall异常不同，可以延迟PendSV。 这样，RTOS可以以更高的优先级完成任务。
SysTick：此异常通常也与RTOS活动有关。 每个RTOS都需要一个计时器来定期中断当前代码的执行并切换到另一个任务。 所有STM32微控制器均在Cortex-M内核内部提供SysTick定时器。 即使可以使用其他所有定时器来安排系统活动，专用定时器的存在也可以确保在所有STM32系列之间的可移植性（由于与MCU内部芯片相关的优化原因，并非所有定时器都可用作外部外围设备）。 此外，即使我们不在固件中使用RTOS，也要记住，ST CubeHAL使用SysTick计时器执行与时间相关的内部活动（并且还假定SysTick计时器配置为生成 每1毫秒中断一次）。
可以为给定MCU定义的其余异常与IRQ处理有关。 Cortex-M0 / 0 +内核最多允许32个外部中断，而Cortex-M3 / 4/7内核则允许芯片制造商定义多达240个中断。
STM32微控制器的数据表无疑是有关可用中断的主要来源。 但是，我们可以简单地在其HAL中引用ST提供的向量表。 该表是在我们的MCU的启动文件中定义的，该汇编文件以.S结尾。 打开该文件，我们可以找到该MCU的整个向量表，大约从第140行开始。
即使向量表包含处理程序例程的地址，Cortex-M内核也需要一种在内存中查找向量表的方法。 按照惯例，向量表从所有基于Cortex-M的处理器中的硬件地址0x0000 0000开始。 如果向量表位于内部闪存中（通常会发生这种情况），并且由于所有STM32 MCU中的闪存都是从0x0800 0000地址映射的，因此它是从0x0800 0000地址开始放置的，在以下情况下别名为0x0000 0000 CPU启动。
下图显示了向量表在内存中的组织方式。 该阵列的零入口是SRAM内部主堆栈指针（MSP）的地址。 通常，该地址与SRAM的末尾相对应，即其基址+大小。 从该表的第二个条目开始，我们可以找到所有异常和中断处理程序。 这意味着对于基于Cortex-M0 / 0 +的微控制器，向量表的长度等于48；对于Cortex-M3 / 4/7，向量表的长度等于256。
弄清楚向量表的某些内容很重要
异常处理程序的名称只是一个约定，如果您愿意使用其他名称，则可以完全自由地对其进行重命名。 它们只是符号（程序中的变量和函数也是如此）。 但是，请记住，CubeMX软件旨在生成具有这些名称的ISR，这是ST的约定。 因此，您也必须重命名ISR名称。
如前所述，向量表必须放在处理器希望在其中找到的闪存的开头。 这是一个链接编辑器作业，在绝对文件生成期间将向量表放置在闪存数据的开头，该绝对文件是我们上传到闪存的二进制文件。
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