STMCU小助手
发布时间:2023-1-1 21:00
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至于中断的什么优先级,什么优先级分组,使能之类的原理,就不再赘述。这里主要是记载以下如何使用中断,以及中断配置函数的实现过程,其中并叙述我曾经的疑惑和感悟。 我的开发板里的中断例程是用按键控制一个灯亮和灭的两个状态。 这个例程的实现过程如下描述: 第一步,将一个I/O口配置成中断输入模式。 这里需要注意的是,GPIO本身是没有中断功能神马的。如果硬要使他产生中断输入方式,就得将相应的端口映射到相应的外部事件上去。而其他外设是有中断功能的,直接使能/失能其中断即可,比如USART,直接开启其发送/接收中断,那么USART也就相应的采取中断方式进行工作了。 而这一点,是我开始很疑惑的:为啥GPIO口使用中断方式进行工作的时候就必须要映射到外部事件上去,而其他就不呢?百度网友的解惑是:比如USART产生的中断,是没有经过EXTI,而是直接将中断放入了NVIC;但是GPIO它作为中断源,是要经过EXTI的。仔细参看下面两个图,其实就会恍然大悟:
这第一步就是作为输入中断源的I/O口的相关配置,例程库函数如下:
因为我板子上的例程是按键输入中断,所以函数名字就写的按键配置吧; 3~5行,就是gpio口的普通配置,学习单片机开天辟地,就先是gpio口,这个没啥稀奇的了,没啥可说的了;我的板子上是PD^11,PD^12两个端口作为中断输入的。 8行,注意这个时候,要使能GPIO口的复用时钟功能。 9~10行,就是将PD^11,PD^12映射到外部事件线上去。在keil中跳转到其函数实现中:
5~6行,用库函数的都知道,就是两个宏定义,起到的作用是对相关的数据神马的进行正确性检查。 8行,GPIO_PinSource这个是外面BUTTON_Configuration()调用GPIO_EXTILineConfig()时传的参数。可能都不知道8行这个式子为啥要这么写。先看看我例程中是如何传的参:
也即是GPIO_PinSource <==>GPIO_PinSource11;那么GPIO_PinSource11是个什么东西呢:官方库已经这样定义了:
如果按照我的例程,8行这个式子中,tmp == 0x0F << (0x04 *(0x0B & 0x03)==>tmp = 0x0F000;先不管这个数字是个啥意思,反正它就是个数字,它其实是为了第9行寄存器的值服务的-->既然如此,如果用寄存器写的话,我可以直接给寄存器某个值,何必要山路十八弯呢?当然,库函数,是有通用性的,就像一个数学公式的作用。 9行:AFIO_EXTICR:外部事件控制<配置>寄存器。在数据手册中显示,有4个,它们分别对应的是各个外部事件exit_x<x = 0~15>。每个寄存器对应4个外部事件,于是4x4 = 16。,注意数据手册中的编号是从1开始的,而不是0开始的;但是,MDK中是0~3的。于是这里把相关值带进来一看,第九行其实就变成了如下式子: AFIO->EXTICR[GPIO_PinSource >> 0x02] &= ~tmp; AFIO->EXTICR[2] &= ~0xF000;==>AFIO->EXTICR[2] &= 0x0FFF; 什么意思?不就是将这个寄存器的第12~15清零吗?不就是将数据手册中第AFIO_EXTICR3寄存器的12~15清零么?再次注意:该寄存器在MDK中是0~3的,数据手册中的编号是从1开始的,而不是0开始的; 这个样,9行以前的一切的操作,就是为了给该寄存器的某个位进行清零嘛,至于具体清哪一位,还得看你映射到哪一位。 10行:引脚选择了,现在就选择这个引脚是哪个端口的,我的是D端口,那么按照官方对D端口的定义如下:
AFIO->EXTICR[2] |= 0x03 << 12;查看数据手册,恰好是设置成了D口的第11号端子上嘛。 于是第一步总结是: 1)外部事件寄存器相关位清零; 2)设置输入端子的编号 3)设置端口编号 注:一共有A~G个端口嘛,而每个端口上又有N多端子,这个参看GPIo那章数据手册。 悟出:库函数确实方便,具有公式效应,但山路十八弯,在这里,该例程中,要实现该功能,用寄存器,就两条语句嘛:
1行:12~15清零 2行:0x03:表示是PD端口 ;0x03 << 12:表示在AFIO_EXTICR寄存器中的第12位开始写入0x03这个值,而括号中的2,说明是第三个寄存器,这样一组合,恰好就是PD^11了.描述起来一长串,如果看对照个看数据手册的话,就一目了然了。而这里唯一会让人凌乱的是:这个寄存器在数据手册上的编号和MDK中的编号不一致。自己在细读了<<stm32不完全手册>>才发现这个问题,开始可是百思不得其解呀。 总结下第一步要做的事情: 1)初始化I/O口为输入; 2)开启I/O复用时钟,并设置外部事件映射关联。 接下来是第二步: 第一步是将外部GPIO口映射到某外部事件上去。那么接下来,就该对该外部事件进行配置了,包括外部事件线路的选择、触发条件、使能。这里需要理解清楚的是,GPIO口和外部事件是各自独立的,它们并不是一体的---详细理解第一步,将GPIO口映射到某外部事件,可以看出GPIO和外部事件这个东西是两个不同的东西,在这里,GPIO的映射,无非就是GPIO口搭了外部事件的一趟顺风车。也所以,外部事件依然是要配置和使能的,不能说,将GPIO口映射到外部事件就可以产生中断了。 接下来看看例程中外部事件的配置函数:
可以看出,5~8;12~15行,无非就是在填充一个接头体。而真正实在的是9、16行:它们是外部事件初始化函数,把前面填充的结构体地址作为参数,传进EXTI_INit()。 在MDK中右键EXTI_Init()跳转到该函数的实现中去,代码如下:
第11行,就是存储了一个地址值。可以先看看它们是怎么定义的:
如果对stm32框架掌握的足够熟悉,这里一眼便知端倪:GPIO口是挂在APB2上的,APB2是连在AHB总线上的,AHB再连到总线矩阵上的,环环相套,牵一发而动全身。附图如下:
第16行、17行,分别是EXTI_IMR中断事件屏蔽寄存器和外部事件屏蔽寄存器,相应的位为0的时候,它们屏蔽相应线上的中断/事件请求。带入例程中的值算算
先将事件11的值带入下面两个式子,换算如下:
表示,将寄存器EXTI_IMR的11位清零,将EXTI_EMR的11位清零<下标从0开始>--意思是,将先关闭11号线上的中断/事件请求功能:有个原则是,在配置某一线上的中断或者事件之前,先将该线上的中断/事件清零,官方库写的比较严谨,所以这里先清零。那意思是,接下来就该对该线上的中断/事件进行配置了。 且看上面外部事件初始化函数中的31行和32行,EXTI_RTSR是上升沿边沿触发寄存器,EXTI_FTSR是下降沿边沿触发器,这里一看便知,是在配置边沿触发模式:边沿触发分3类--上、下、随便。当然,在配置边沿触发的时候,边沿触发器相应的位也应该清零,这在该函数的24、25行已经体现出来了。 另外注意模式的配置,看该函数中的19行:
这个式子的表达的意思,接上文是:
司马昭知心,路人皆知:就是某个地址 加上一个值后,这个地址也就变成了另外一个地址了。但为啥要这么做呢? 而外部事件中断模式的值定义为如下:
可能不熟悉的<包括开始的我>,会发现,tmp在开始就只是对寄存器清零使用了下,就没再使用了啊?可是在该函数中,为啥后面还有一串关于tmp的代码呢? 如果细读开始处赋值的意思就该明白了:是将某一个地址写入了该变量,那么在一定的条件下,该变量就相当于内存地址了嘛。注意是在一定的条件下,而函数中,也给出了这个条件,那就是类型强制转换。 请看39行或者47行:
__IO 表示volatile关键字;*(volatile unsigned int *) 表示了什么?指针的前面加*号,表示一个具体的值,也即是某个地址上具体的数据。 于是这里表示的是对某个内存地址进行操作,也就是向某个内存空间放入某个值,放入的是什么值呢:中断时间线的值;放入什么地址呢?
注意,如果边沿触发不是随机的话,还要加上边沿触发寄存器的值。 由于以上几步开始没有理解,特别是我最后没有把中断事件线的值写入内存空间,导致我的第一次按键中断实验失败了,而且还不知道错在哪,在分析了官方代码后,方才知晓。 到这里,外部事件配置就完成了,可能细心的人会发现并没有使能外部事件/中断,是怎么回事呢?请看看上面tmp所代表的的内存空间地址是多少,然后对照着数据手册上查看下事件/中断屏蔽寄存器的地址是多少,再看看下面这句代码最后的值是多少,就一目了然了。
总结下第二步:就是配置外部事件的模式、触发条件、使能外部触发。而在这个过程中,注意先将某功能寄存器相关位清零后再写入值。 这个过程用不写成通用的库函数的话,那么可以用下面代码代替:
第三步,现在就该配置中断了。也即是配置中断分组,以及中断优先级。当然,这并不是最后的工作。 中断配置函数如下:
4行,是一个中断分组函数,跳转,看实现:
要查的SCB_AIRCR应用程序及复位控制寄存器的话,手头就必须备有<<xxxM3编程手册>>,<<xxxstm32数据手册>>中是没有这个寄存器的,当然还有许多都没有,比如滴答定时器等等。 其中 AIRCR_VECTKEY_MASK 就是一个钥匙,在改写SCB_AIRCR中的值的时候,必须填入这个值,否则修改无效。AIRCR_VECTKEY_MASK = 0x05FA0000; 而后面就跟着组的编号,注意这个编号不是简单的就是0,1,2,3,4.不能就这么简单的写入这个寄存器了。 注意这个寄存器的名字,它本身并不叫中断分组寄存器,而是借用了这个寄存器的某几位来进行中断分组--换句话说,这个寄存器可能要实现多种控制功能,而中断分组功能是在其中的某几位:当然,编程手册上说明了,是该寄存器的8~10位来进行中断分组控制;所以,组号需要进行位移到8~10位上来。如图:
<存疑部分> 当然,该函数中的值,也就影响到下面中断优先级的配置。在MDK中跳入NVIC_Init()中,看其实现过程:
该函数中的第3行,有3个临时变量,分别是:优先级组--这个组的意思就是中断分组的那个意思,至于是否是那个值,看下文解释;抢断优先级;亚优先级。注意亚优先级初始值是0x0F--具体是啥原因呢?且看下面代码。 第13行,先取出中断控制复位神马神马寄存器的8~10 这3个位上的值< SCB->AIRCR& 0x07>;然后经过一定的算法得出中断组号:假设SCB_AIRCR的8~10位为0x07,按照上面图来说,也就是第0组,那么按照它里面的这个式子来算,恰好结果tmppriority = 0;至于具体为啥会ST会想到用这么个式子来得出组号,我现在只可意会。 那么,假设是第0组,也就是tmppriority = 0;那么按照中断分组中,第0组的抢断优先级和亚优先级的规定来说,是全4位亚优先级。那么14和15行就很容易明白了,它就是在设置抢断优先级和亚优先级的比例位数。 那么17行,就是像临时变量中写入抢断优先级的值; 18行,就是向临时变量中写入亚优先级的值;注意抢断优先级和亚优先级一个在先一个在后,一旦分组一定,那么它们是会乖乖呆在自己位置上,不会去占用别人的位置的。 21行,就是把优先级配置值写入NVIC_IP寄存器,它是NVIC中断优先级配置寄存器,其定义在<<xxx编程手册>>中,同时可参看<<xx不完全手册>>。 在我例程版本库中,对该寄存器的定义方法是:
如果带入例程中的值来算:EXTI15_10_IRQn 的中断编号为40,即是:
意思就是向相应的中断上赋予你的优先级配置值,这里特别要注意19行,优先级的值还向左移动了4位,这个是为啥呢?无法回答,带入例程中的值算算:我例程中是,分在中断2组,抢断为0,亚优先级有1,则带入:
也即是IP[40]的第5位置1,可能还是无法理解,再次参看正点原子的书,得知,中断占IP寄存器的8位,但是只是用到了其高4位,而我们在设值的时候,也即是设它高4位的值。那么就符合这里的情况了:抢断优先级为0,亚优先级为1,组号为2。 也退出,亚优先级和抢断优先级一共4位,抢断处于高位。这4位中,它俩怎么分,就是一个此消彼长的情况,视不同的组而定了。至于组合优先级之间的对应关系,上图已经清楚的解释了。也即是SCB_AIRCR 这个寄存器处理的事情了。当然,这些寄存器,在<<xxx数据手册>>中也许是找不到的,而在编程手册中去找。 最后,补充一点就是怎么查看EXTI15_10_IRQn 的中断编号,这个数据手册上有,当然,官方也在库中给定义了。数据手册部分截图如下:
其中EXTI15_10中断的位置在该向量表的第40号位置,所以刚才上面的优先级寄存器引脚的值就是40,至于具体为啥要写成IP[40],而不是直接IP,这里有个小小编程技巧,是数组的妙用,属于C语言范畴了。 接下来的第24行和30行,是第一对相反作用的寄存器,即中断使能/失能,注意,别以为写0就可以失能,stm32不认为那样有效,必须是向失能寄存器中写1才可以的。同时注意一点是:这个寄存器定义成了数组,那么数组中就应该有N个元素。它这里就是某个元素相应的位,管理一个区域的中断。这里说复杂了,编程手册上已经讲的非常详细了。另外,它的定义方式如同<<xx不完全手册>>上所讲解的那样,但是定义的模式并不一定就完全相同:世界是变动的。 好吧,中断也使能了,总结下第三步: 1)中断分组:注意是在SCB_AIRCR寄存器的8~10.分组的同时,也就影响到了后面优先级的分配。 2) 配置优先级:其实质还是在SCB_AIRCR寄存器的4~7位,前面8~10位是什么值,那么这里4~7位就该怎么分了;当然,最后的配置值是写入了NVIC_IP的寄存器中了; 3)使能中断:在NVIC_ISER寄存器中,注意该寄存器定义的方式是数组,而非普通的变量,理解的时候,要理解一个数组是由N个变量组成即可<非严谨>。 第四步:中断服务函数: 九九归一,终于来到了最后一步,也是所有中断必须要经历的一步。 这里有个重点必须注意:所有中断服务函数的名字,ST官方已经取好了,而且还放在了中断向量表中了<也即是启动文件里>,如果你不自己写启动文件的话,那么你的中断服务函数的名字必须和ST官方的一样,不然,一个中断来了,找不到负责任的函数,它就只有悲剧去了。 看看例程吧:
没啥说的,就是定义了一个全局变量Flag,每次中断,都影响Flag的值,然后main函数判断该值,就这么简单。完了。 转载自:鱼竿的传说 |
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