STM32 HAL 中断链：向量入口、句柄分派与回调

学习教程更新于 2026-10-03编辑本文

STM32 HAL 中断通常经过三层：启动文件中的向量入口，驱动的 HAL_*_IRQHandler()，以及应用实现的回调。仅写一个回调函数并不会自动产生中断；外设时钟、事件使能、NVIC、向量名和句柄必须连成完整路径。

本页使用 STM32F103xB 与 STM32F1 HAL。DMA channel/stream、RTC向量、TIM实例和看门狗中断能力随系列变化，不能把不同器件的函数名拼成一张通用表。

从硬件事件走到应用代码

外设产生事件并置状态位
    │ 外设的该事件中断使能有效
    ▼
NVIC 中断请求挂起
    │ NVIC已使能，且当前屏蔽/优先级允许服务
    ▼
启动文件向量指定的 Xxx_IRQHandler
    │ 传入实际属于这个外设的 handle
    ▼
HAL_Xxx_IRQHandler
    │ 检查状态和使能，清相应标志，更新驱动状态
    ▼
弱回调或已注册的回调函数
    │ 保存结果/通知任务
    ▼
主循环或任务完成较长的业务处理

以TIM为例，当前STM32F1 HAL实现先读取DIER与SR，既检查事件标志，也检查对应中断是否使能，然后分派更新、输入捕获、输出比较等事件。回调注册开关启用时，还可能通过句柄中的函数指针调用，而不是固定调用一个全局弱函数。ST HAL TIM 实现

有些硬件事件使用同一个向量，有些外设按事件类型拆为多个向量；IRQ入口并不总与外设一一对应。读取启动文件和具体设备的 IRQn_Type，比凭名字猜更可靠。STM32F103xB设备头文件

F103 上常见的几条路径

功能	向量入口举例	HAL分派与应用处理
TIM2更新	`TIM2_IRQHandler`	`HAL_TIM_IRQHandler(&htim2)` → PeriodElapsedCallback
TIM输入捕获	相应TIM向量	TIM驱动根据通道状态分派IC_CaptureCallback；应用检查Instance与活动通道
UART中断传输	`USART1_IRQHandler`等	`HAL_UART_IRQHandler(&huart1)` → 已启动接收/发送的完成或错误回调
GPIO EXTI	`EXTI0_IRQHandler`、`EXTI9_5_IRQHandler`等	对相应引脚调用`HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(pin)`，再到GPIO_EXTI_Callback
DMA传输	`DMA1_Channel1_IRQHandler`等	`HAL_DMA_IRQHandler(&hdma)`，再调用该DMA句柄的回调函数指针
ADC中断转换	`ADC1_2_IRQHandler`	对实际启用的ADC句柄分派；DMA模式的完成路径则经过DMA
RTC闹钟	`RTC_Alarm_IRQHandler`	`HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&hrtc)`，处理RTC闹钟及相关EXTI标志
窗口看门狗	`WWDG_IRQHandler`	配置提前唤醒中断时，可经WWDG驱动到提前唤醒回调
独立看门狗IWDG	F103没有对应普通IRQ入口	超时复位；不能编造`IWDG_IRQHandler`实现预告
SysTick	`SysTick_Handler`	由HAL时基/RTOS集成决定；HAL提供IncTick和SysTick回调入口

F103使用DMA Channel向量，不是另一些系列的DMAx_Streamy_IRQHandler。RTC全局中断与RTC闹钟通过EXTI的中断也不是同一个入口。F103xB没有TIM6，示例应选择芯片真实存在的TIM2等实例。

DMA 为什么是一个例外

DMA驱动的完成分派使用 hdma->XferCpltCallback 等函数指针。外设驱动启动DMA时，可能先把这些指针连接到内部处理函数，再由内部处理更新UART/ADC/TIM状态并调用应用回调。

因此不能假定每次DMA完成都会调用一个叫 HAL_DMA_XferCpltCallback() 的通用弱函数。独立DMA传输可按驱动API注册自己的回调；由某个外设驱动管理DMA时，则应使用该外设的公开完成/错误回调，避免覆盖其内部连接。ST HAL DMA实现

SysTick 确实有 HAL 回调入口

STM32F1 HAL提供 HAL_SYSTICK_IRQHandler()，其内部调用 HAL_SYSTICK_Callback()。HAL_IncTick()则递增HAL的时间基准，两者负责的事情不同。ST HAL Cortex实现

裸机工程若以SysTick作为HAL毫秒时基，生成代码可能在SysTick入口中调用IncTick，并按需要调用SysTick IRQ分派。RTOS工程还涉及内核tick及HAL时基选择，必须以实际生成的集成代码为准，不能另写一个同名入口把原来的调用覆盖掉。

一个完整的 TIM2 更新中断链

以下模块要求应用已执行HAL初始化和时钟配置，确认TIM2内核时钟为72 MHz。它独占TIM2，按1 ms周期产生更新请求。例子使用普通裸机HAL的优先级分组；优先级数值应由工程统一安排，不是所有应用的推荐值。

#include <stdint.h>
#include "stm32f1xx_hal.h"

TIM_HandleTypeDef htim2_tick;
static volatile uint32_t tim2_events;

HAL_StatusTypeDef tim2_tick_start(void)
{
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_TIM2_FORCE_RESET();
    __HAL_RCC_TIM2_RELEASE_RESET();
    tim2_events = 0u;
    htim2_tick.Instance = TIM2;
    htim2_tick.Init.Prescaler = 71u;
    htim2_tick.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2_tick.Init.Period = 999u;
    htim2_tick.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2_tick.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2_tick) != HAL_OK) {
        return HAL_ERROR;
    }
    __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim2_tick, TIM_FLAG_UPDATE);
    HAL_NVIC_ClearPendingIRQ(TIM2_IRQn);
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 5u, 0u);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    HAL_StatusTypeDef result = HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2_tick);
    if (result != HAL_OK) {
        HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM2_IRQn);
    }
    return result;
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&htim2_tick);
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *timer)
{
    if (timer->Instance == TIM2) {
        tim2_events++;
    }
}

uint32_t tim2_take_events(void)
{
    uint32_t saved_mask = __get_PRIMASK();
    __disable_irq();
    uint32_t result = tim2_events;
    tim2_events = 0u;
    __set_PRIMASK(saved_mask);
    return result;
}

主循环调用tim2_take_events()取得自上次读取以来实际处理的回调次数，并在临界区外执行较长操作。短临界区保存和恢复原来的中断屏蔽状态，避免“读后清零”时与ISR增量竞争。

这个数值表示软件处理了多少次更新回调，并不能证明硬件每个周期都没有丢失。若中断被屏蔽很久，多个周期可以合并成同一个挂起状态；还应防止软件计数器长期不读取而回绕。

当前模块给出初始化、向量、回调和前台读取路径，但时钟树、启动向量表、HAL配置与主函数仍属于工程依赖。一个工程内只能有一个相同的强定义回调；如果还有其他TIM，就在同一回调中按Instance分派，不要复制出多个同名函数。

注册回调与弱回调

在 USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS=0 的常见配置中，应用使用驱动声明的准确函数签名覆盖弱回调。开关启用后，可以通过注册API和句柄中的回调指针改变分派；注册允许的驱动状态也有限制，应看所用版本的说明。

IRQ入口则由启动文件向量决定。C++工程应使用生成头文件及正确的C链接声明，避免函数名修饰造成“函数存在但向量仍指向Default_Handler”。不要同时编辑驱动源码中的弱函数和另写一个应用强定义来碰运气。

回调没有执行时，按这条链检查

外设是否真的工作：时钟、GPIO/通道、输入信号、计数器及状态位。
是否启动了对应中断模式：Base_Start不等于Base_Start_IT；PWM硬件输出正常也不代表更新中断已启用。
外设事件使能与NVIC是否都打开，当前PRIMASK/BASEPRI及优先级是否允许响应。
启动文件的准确向量名是否与实现一致；共享向量是否处理了全部已启用来源。
IRQ入口是否传入正确句柄；HAL驱动检查的标志、通道和模式是否与配置一致。
回调签名、链接方式、注册开关及回调内的Instance/Channel判断是否正确。

ISR中一般只读取必要数据、更新状态或用合法的FromISR接口通知任务。长时间打印、轮询等待或调用依赖低优先级tick推进的延时函数，可能拖延其他事件甚至无法返回。ISR调用RTOS接口时还要满足内核对中断优先级的限制，不能仅因为函数名带FromISR就忽略优先级配置。

需要解释更新标志、预装载和启动顺序，见 F1定时器配置；需要评估高频回调的成本，见 H743中断预算与实测。