這篇文章是對 Cortex-M3 內核中斷系統 和 STM32F1 系列 NVIC（嵌套向量中斷控制器） 的解析說明。我將從結構清晰、層次分明的角度，對 NVIC 中斷優先級分組的概念和 STM32F103 的實際情況做一個系統性的總結與敘述。
參考資料：
STM32F1xx官方資料：《STM32中文參考手冊V10》---- 第9章 中斷和事件
附圖：
為什么一定需要中斷？
中斷的本質是打破“順序執行”的限制，使 CPU 能在關鍵事件發生時立即響應，從而實現多任務、高實時性和高效率運行。
如果沒有中斷會發生什么？
假設沒有中斷，CPU 想要獲取外設狀態（比如按鍵、串口、傳感器數據），怎么辦？
那我們只能使用輪詢（Polling）：
while (1) {if (UART_GetFlag() == 1) {// 接收到數據}
}
使用這種方式的缺點：
CPU效率低 一直忙等，浪費資源
實時性差 響應時間取決于輪詢頻率
多任務困難 輪詢一個設備時，其他任務無法執行
數據易丟失 如果輪詢間隔太長，可能錯過事件而中斷則具備解決這些問題的優勢：
高實時性 外設事件立即響應
高效率 CPU 空閑時間可執行主任務
多任務協作 支持 RTOS、任務調度
異步處理 外設與主程序解耦
可靠性提升 不易丟數據、不依賴輪詢頻率
引入中斷的優勢： 中斷機制允許 CPU “只在需要時被打斷”，避免無效等待。
中斷觸發后：
- CPU 自動跳轉到中斷服務函數（ISR）
- ISR 執行完畢后自動返回原來任務
- 響應迅速，處理高效
幾乎所有操作皆離不開中斷：
按鍵響應 用戶按鍵瞬間觸發 EXTI 外部中斷
串口通信 接收到數據立即處理 USART 中斷
定時任務 每秒觸發一次事件 TIM 定時器中斷
CAN 總線 收到幀立即解析 CAN 中斷
操作系統調度 多任務切換 SysTick 定時器中斷
| 沒有中斷 | 有中斷 |
|---|---|
| 一切順序執行 | 支持事件驅動 |
| 必須輪詢外設 | 被動等待變主動響應 |
| 單任務運行 | 支持多任務調度 |
| 類比 | 你每分鐘看一次手機有沒有來電（輪詢） 手機響了你立刻接聽（中斷） |
| 效率 | 浪費精力，不及時 高效、及時響應 |
中斷機制是從串行思維 → 并發思維的轉變，是現代計算系統的基石。
中斷是嵌入式系統中不可或缺的機制，它讓 CPU 不再“苦等”，而是“即來即辦”，極大提升了系統的實時性、效率與響應能力。
一、Cortex-M3 內核支持的中斷資源（理論上限）
| 項目 | 數量 |
|---|---|
| 核心中斷（系統異常） | 16 個（含 HardFault、SysTick、PendSV 等） |
| 外部中斷（可屏蔽） | 最多 240 個 |
| 可編程中斷優先級級別 | 256（8位） |
這表示 Cortex-M3 可以 支持 256 級中斷優先級（理論），但 MCU 廠商會根據芯片實際資源進行裁剪。
二、STM32F103 實際中斷資源（裁剪后）
| 項目 | STM32F103xx | STM32F107xx |
|---|---|---|
| 內核中斷 | 16 個 | 16 個 |
| 外部中斷（可屏蔽） | 60 個 | 68 個 |
| 可用中斷優先級位數 | 4 位（即 16 級） | 同上 |
| 總中斷源數 | 16（系統） + 60（外部） = 76 | 84 |
STM32 只是用了 Cortex-M3 的一部分功能，比如只用了
4位中斷優先級而不是 8 位。
NVIC 優先級的兩個概念
那么有幾十個中斷，怎么管理這么多的中斷呢？于是，我們需要對NVIC中斷優先級分組。
中斷管理方法：首先，對STM32中斷進行分組，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中配置：
綜上↓：
CM3內核支持256個中斷，其中包含了16個內核中斷和240個外部中斷，并且具有256級的可編程中斷設置。
STM32并沒有使用CM3內核的全部東西，而是只用了它的一部分。
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。
STM32F103系列上面，又只有60個可屏蔽中斷（在107系列才有68個）
NVIC 中斷優先級的兩個維度：搶占優先級 & 響應優先級
- 搶占優先級（Preemption Priority）
- 控制中斷是否能“打斷”其他中斷
- 數字越小，優先級越高
- 響應優先級 / 子優先級（Sub Priority）
- 控制多個中斷“同時觸發”時誰先執行
- 不影響中斷嵌套
中斷優先級比較規則總結：
1.高優先級的搶占優先級是可以打斷正在進行的低搶占優先級中斷的。
2.搶占優先級相同的中斷，高響應優先級不可以打斷低響應優先級的中斷。
3.搶占優先級相同的中斷，當兩個中斷同時發生的情況下，哪個響應優先級高，哪個先執行。
4.如果兩個中斷的搶占優先級和響應優先級都是一樣的話，則看哪個中斷先發生就先執行；
中斷優先級分組（Priority Group）
STM32 使用 AIRCR 寄存器 配置優先級分組，分組如下：
| 分組 | 搶占優先級位數 | 子優先級位數 | 描述 |
|---|---|---|---|
| Group 0 | 0 bit | 4 bit | 全子優先級，無嵌套 |
| Group 1 | 1 bit | 3 bit | 最多兩級嵌套 |
| Group 2 | 2 bit | 2 bit | 推薦使用，嵌套+排序 |
| Group 3 | 3 bit | 1 bit | 高嵌套，低排序 |
| Group 4 | 4 bit | 0 bit | 全搶占優先級，滿嵌套 |
設置方式：
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 2位搶占 + 2位子優先級
這是中斷優先級分組函數： void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}應用：NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
舉例分析強化理解
假定設置中斷優先級組為2，然后設置中斷3(RTC中斷)的搶占優先級為2，響應優先級為1。 中斷6（外部中斷0）的搶占優先級為3，響應優先級為0。中斷7（外部中斷1）的搶占優先級為2，響應優先級為0。
- 設置分組2（2位搶占 + 2位響應）
- 中斷配置如下：
| 中斷號 | 中斷類型 | 搶占優先級 | 響應優先級 |
|---|---|---|---|
| 中斷3 | RTC中斷 | 2 | 1 |
| 中斷6 | 外部中斷0（EXTI0 |
