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【经验分享】STM32的中断系统

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-17 21:33
STM32具有十分强大的中断系统,将中断分为了两个类型:内核异常和外部中断。并将所有中断通过一个表编排起来,下面是stm32中断向量表的部分内容:

# w$ s, u) H$ F% C8 f; S. s5 v6 l
1097927-20180814123940440-1953049551.png
; O% h7 q8 x; {; q5 }. |
1097927-20180814123948507-6094837.png
+ b, U% N7 H7 j3 {% y% W1 u( |
上图-3到6这个区域被标黑了,这个区域就是内核异常。内核异常不能够被打断,不能被设置优先级(也就是说优先级是凌驾于外部中断之上的)。常见的内核异常有以下几种:复位(reset),不可屏蔽中断(NMI),硬错误(Hardfault),其他的也可以在表上找到。
从第7个开始,后面所有的中断都是外部中断。外部中断是我们必须学习掌握的知识,包含线中断,定时器中断,IIC,SPI等所有的外设中断,可配置优先级。外部中断的优先级分为两种:抢占优先级和响应优先级。
什么是抢占优先级?
抢占优先级比较霸道,一言不和就插队。抢占优先级高的,能够打断优先级低的任务,等优先级较高的任务执行完毕后,再回来继续执行之前的任务。所以当存在多个抢占优先级不同的任务时,很有可能会产生任务的嵌套。
什么是响应优先级?
响应优先级则稍微谦逊些,比较有礼貌。响应优先级又被称为次优先级,若两个任务的抢占式优先级一样,那么响应优先级较高的任务则先执行,且在执行的同时不能被下一个响应优先级更高的任务打断,所以我说它比较有有礼貌。。
中断控制器(NVIC)
因为stm32的中断系统比较复杂,所以在内核中有一个专门管理中断的控制器:NVIC.
NVIC负责除了SYSTICK之外的所有中断的控制,十分重要!
在标准库中,提供了一套通过NVIC来控制中断的API,我们首先来看NVIC_Init()函数,这套函数首先要定义并填充一个结构体:NVIC_InitTypeDef 该结构体的定义如下:
NVIC_IRQChannel 需要配置的中断向量
NVIC_IRQChannelCmd 使能或者关闭相应中断向量的中断响应
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 配置相应中断向量的抢占优先级
NVIC_IRQChannelSubPriority 配置相应中断的响应优先级
结构体的四个成员都比较好理解,这里就不再累述了。
不过要注意一点的是,NVIC只可以配置16种中断向量的优先级,其抢占优先级和响应优先级都用一个4位的数字来决定。在库函数中,将其分为了5中不同的分配方式:
第0组:所有的4位都有来表示响应优先级,能够配置16种不同的响应优先级。中断优先级则都相同。
第1组:最高一位用来配置抢占优先级,剩余三位用来表示响应优先级。那么就有两种不同的抢占优先级(0和1)和8种不同的响应优先级(0~7)。
第2组:高两位用来配置抢占优先级,低位用来配置响应优先级。那么两种优先级就各有4种。
第3组:高三位用来配置抢占优先级,低位用来配置响应优先级。有8种抢占优先级和2种相应优先级。
第4组:所有位都用来配置抢占优先级,即有16种抢占优先级,没有响应属性。
这5种不同的分配方式,根据项目的实际需求来配置。
配置的API如下:
  1. NVIC_PriorityGroupConfig();
复制代码

' s- g$ o1 o; O: k) ~: r
其中括号内可以输入以下一个参数,代表不同的分配方式:
NVIC_PriorityGroup_0
NVIC_PriorityGroup_1
NVIC_PriorityGroup_2
NVIC_PriorityGroup_3
NVIC_PriorityGroup_4
6 q1 h' `! w! y3 g- h$ G( w
EXTI外部中断
STM32的所有GPIO都引入到了EXTI外部中断线上,也就是说,所有的IO口经过配置后都能够触发中断。下图就是GPIO和EXTI的连接方式:
从上图我们可以看出,一共有16个中断线: EXTI0到EXTI15.
每个中断线都对应了从PAx到PGx一共7个GPIO。也就是说,在同一时刻每个中断线只能相应一个GPIO端口的中断,不能够同时相应所有端口的中断事件,但是可以分时复用,在程序执行过程中,这个不需要我们太多的去关心。我们关心最多的是中断触发的方式:

1 h5 C% L9 ]* |  Q* V# Y- `
1097927-20180814124003510-425482330.png

5 |' ^- E7 ~- o% C( M
在EXTI中,有三种触发中断的方式:上升沿触发,下降沿触发,双边沿触发。根据不同的电路,我们选择不同的触发方式,以确保中断能够被正常触发。
8 c* m" U4 V9 i2 U
实例
为了便于理解,这里我们将中断配置代码贴上来。
  1. void NVIC_Configuration(void)0 O( V) T& K3 y, I: a
  2. {
    # [. g$ X. d; j2 U' {
  3.   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    . ?, N8 a/ N8 C( T) L/ W
  4.   
    . v$ U- f% o7 d6 q' p6 o1 K
  5.   /* 配置NVIC为优先级组1 */2 \4 J6 x6 H9 a
  6.   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);) L; O% _. t( k& L3 Z
  7.   
    7 x8 R* @9 C2 n  E  Y
  8.   /* 配置中断源:按键1 */( H; U7 h2 R. w+ R: n. |* @
  9.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;  //配置为EXTI0通道
    8 q" g) V, Q: t+ q( o$ y
  10.   /* 配置抢占优先级 */
    / F" ^: y+ j$ m
  11.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;# v1 w0 ]1 k' H% k& n9 d- n+ H
  12.   /* 配置子优先级 */
    & j5 l- g9 V9 R; d# ~8 E
  13.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;& t4 W- Y0 K3 ^
  14.   /* 使能中断通道 */
    6 m, q) t3 ], H" [) U
  15.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;. P7 }! U) `# C
  16.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将上述配置参数传入中断初始化函数
    ! Y& X& L6 ^, U8 L5 o' j; n
  17. }& f* W0 l0 E' ]. O( d

  18. , D+ i, f! z' ^* w
复制代码
1 A: J# R3 j  b" X, r2 z3 P1 U
除了中断线的配置,我们还要配置对应引脚
  1. void EXTI_Key_Config(void)8 I% ~: }" @6 g! C3 L/ b
  2. {
    . f; ]* d8 K4 j3 @9 ~4 I7 n
  3.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 0 q1 z# @7 T$ _( M# }# ~1 O$ `, R# ^, H
  4.         EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;! m6 S2 P. `4 A9 ~3 G! q5 O2 p
  5. . E2 {. x. H7 s- T% z; g
  6.         /*开启按键GPIO口的时钟*/3 f% \' M7 N6 K" Z  b& {' ?* Z; I
  7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
    ! D1 q9 L/ ]# O, Z8 L+ S4 |
  8.                                                                                                
    # L$ f; M5 \9 C% R& D; R3 |
  9.         /* 配置 NVIC 中断*/6 V+ Q4 b7 p$ O% j+ q
  10.         NVIC_Configuration();
    # n! k0 w+ d. b! q( c
  11. /*--------------------------KEY1配置-----------------------------*/3 e( g( ~$ o+ \( i/ ?
  12.         /* 选择按键用到的GPIO */       
    0 a" l3 L8 k4 t/ m" |/ i9 ^! Z
  13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;: _# u0 \! r4 L- q# I
  14.   /* 配置为浮空输入 */        " O: }1 \1 ?% r' v
  15.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    4 p& ~' h1 m+ v/ M. a9 i
  16.   GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    " ]- j' v; A8 B6 ~/ h# E
  17. - d5 o8 m! M; d; q' |- f# J+ n# b0 g4 K
  18.         /* 选择EXTI的信号源 */: t7 j" d, B* d0 S2 X( R4 F  G
  19.   GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
    & }( W- F& a4 c) I
  20.   EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;: }2 g! I; I( P% W3 Z4 e0 Y) |
  21.        
    ! O% t  N9 f2 v  I3 C! E0 l$ K6 M
  22.         /* EXTI为中断模式 */% f8 C: a/ Z/ N- G: B9 L
  23.   EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    7 l- R: [7 ], s7 i- Q
  24.         /* 上升沿中断 */
    1 V4 a2 D( c+ r7 M/ y
  25.   EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    # _( O2 b# H) i$ p. b
  26.   /* 使能中断 */        / j- Z6 i2 _0 T  f. W1 ~- X  v
  27.   EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;. ]" X% a* J' w2 k' U
  28.   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);: N& {/ _; S7 W3 b+ n
  29. }
    $ O2 e# R# \4 X4 A* {6 s
复制代码

5 D" t$ G7 o% M! n
至此,中断的配置完毕。相信你已经看出来,上述代码是将PA0配置为上升沿中断。不过,现在只能够说该中断已经配置完毕,但我们还不能使用它。我们还缺少一个中断的执行函数。
当中断被触发后,程序要马上跳转到中断函数去执行中断操作,这个函数在工程创建时默认时没有的。需要你自己去添加。而且需要注意的是,中断函数的名称必须是由标准库提供的,否则无法识别。
我们打开startup_stm32f10x_hd.s这个文件,在里面能找到这么一段代码:
  1.                 ; External Interrupts5 s" w& j# a$ M5 C
  2.                 DCD     WWDG_IRQHandler            ; Window Watchdog8 y6 w! r1 X& p9 |4 z4 e$ k
  3.                 DCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detect2 x! }* {1 k4 z3 s1 ?3 {( R
  4.                 DCD     TAMPER_IRQHandler          ; Tamper9 h7 h% R% x+ ?" @7 C3 |9 }
  5.                 DCD     RTC_IRQHandler             ; RTC* Z8 @9 A! W  y; a# _
  6.                 DCD     FLASH_IRQHandler           ; Flash( r+ a0 R9 F' U1 r9 U6 G' p
  7.                 DCD     RCC_IRQHandler             ; RCC0 E/ S1 p- U7 I  w
  8.                 DCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0
    + `5 }0 H5 b# j
  9.                 DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1( }7 p+ P0 D( Y- Z9 P) P
  10.                 DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2
    - z7 Y9 j! l) n
  11.                 DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3
    + ^$ _& K1 Z$ r9 B9 o4 a4 G5 E
  12.                 ...; l9 ~) g6 ?" t1 J
  13.                 ...1 [- Q1 p' p: K& \( d. Z" D
  14.                 ...
    , o- d/ F; P& p* m5 Q4 r7 V+ I
复制代码
8 Q8 [2 r, c: _8 C
不难看出,EXTI0_IRQHandler 就是中断线0的中断函数,所以,我们把这个函数添加到工程中即可。最好添加到stm32f10x_it.c 这个文件中,方便管理。
可以在这个函数中添加你想要的功能,代码如下:
  1. void EXTI0_IRQHandler(void)' O. d  O4 ~( C/ U
  2. {
    , q/ c: h) k% U# a
  3.   //确保是否产生了EXTI Line中断
    & ^0 U8 a1 W% |5 z3 w2 k3 D9 L) u# N
  4.         if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) ' E: }; u& E( d! b
  5.         {0 j, c( [) i5 w7 I/ E
  6.                 /******/
    . Q$ R- s" P) X3 @" t9 J) O
  7.          //LED闪烁相关代码
    - [6 i' Y) v9 Y1 V
  8.                 /******/
    ! `- ]; Z' \1 M! y' T6 }
  9.     //清除中断标志位
    % m+ y* x) K8 B% \. y
  10.                 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);     + z; x% Z: V/ W7 C
  11.         }  : [1 }& a, e0 l; i4 n: p
  12. }+ M* J/ D# x  n1 d: x
复制代码
9 ~6 U' q4 M! u% I! I
至此,整个中断的流程梳理完毕

) n5 c. D' V. ^  `1 n
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