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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:
/ K  k! l" n# P- Y7 S. ^
1097927-20180814123940440-1953049551.png
- p  Y+ D- ]& n' R5 \3 t
1097927-20180814123948507-6094837.png

; r; h; t* J; K3 R2 e" s! b
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

% e; X- i$ M# t/ X2 }8 R3 o
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
9 S; F# z/ p& H8 }, |
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 A& G  E6 @" r4 B1 [! X8 T
1097927-20180814124003510-425482330.png
2 r: i) t3 p0 E) M) Z
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。
" L4 s9 l' q# l
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)
    - u2 c" a7 I0 P( ~1 u, @
  2. {: F  h% e: n: K3 q( J: |$ R6 x7 I
  3.   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    " A/ w; D& h& ]/ ^8 ^* Q
  4.   3 g* J& y" Y4 Q3 D, m, ~
  5.   /* 配置NVIC为优先级组1 */
    . ?. ?# T; f6 v) _% b
  6.   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    7 _* C1 A% Y- D" v# X) S
  7.     [) j" _$ `; C# ^
  8.   /* 配置中断源:按键1 */9 D# p2 g; T  U) {% |
  9.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;  //配置为EXTI0通道( K% W. M2 N5 Z$ m' d- |
  10.   /* 配置抢占优先级 */& p5 q7 y7 Y* G; a. z3 K
  11.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;7 g8 q8 h, S) E6 x
  12.   /* 配置子优先级 */7 P6 T$ O7 `+ |; T& X
  13.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    9 m, A) y* \" \) h
  14.   /* 使能中断通道 */
    , C; S! H0 k  |; ]* U8 ^
  15.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    * v. m. f) R7 V1 c
  16.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将上述配置参数传入中断初始化函数
    2 |, L4 |3 s% x
  17. }
    % r* O- A8 F* i$ v/ h0 P. f
  18. # D) F% q6 l, H, V  d' |
复制代码

6 a- n3 p9 {! D% l! h4 a
除了中断线的配置,我们还要配置对应引脚
  1. void EXTI_Key_Config(void)3 z! R! g' X( l3 F0 P0 z% M
  2. {; E7 |% a/ |  ~/ h# l
  3.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; ) r( G3 w: b; H1 u& h) }
  4.         EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;4 A; d' K: |* Z/ s4 j
  5. ( l8 W: I" D4 {* K, w5 {9 g
  6.         /*开启按键GPIO口的时钟*/1 K5 W% v; @- ^: _9 g3 H
  7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
    ) u: t' w) o5 h. \! M, M
  8.                                                                                                
    , B& ~4 U* n0 C+ c% h) w1 D  Z
  9.         /* 配置 NVIC 中断*/
    * |$ C$ X/ `8 Z* A: S# H( k
  10.         NVIC_Configuration();
    6 H2 E6 z6 {. E3 x
  11. /*--------------------------KEY1配置-----------------------------*/
    # H( u1 n* ^7 k; f/ y" s/ ?- t
  12.         /* 选择按键用到的GPIO */       
    , |5 i5 v% O/ h" J/ W' H1 O
  13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    * N! a" _+ f" w3 Y( X9 Z
  14.   /* 配置为浮空输入 */       
    $ \/ \' j$ P; B- @0 M6 X
  15.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    : j% f! n  D1 o$ u5 H+ a+ t2 R
  16.   GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    * b& Z! }! \, {$ N
  17. 1 J+ g; L) |. E6 z& Y
  18.         /* 选择EXTI的信号源 */8 S2 A9 j0 Q$ ?9 |3 q5 s
  19.   GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); 9 W  X; H& Q* ~: k
  20.   EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;4 I% I% }* k3 Q
  21.        
    6 h! T9 c6 u8 _0 m% ^3 A' f
  22.         /* EXTI为中断模式 */
    % c- Q/ p- Y* v3 ~+ e0 @( f7 L9 z
  23.   EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    ' s' I5 p- Q6 |  ^0 U1 d
  24.         /* 上升沿中断 */& a0 k3 r5 b* d% }: m  m
  25.   EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    1 Q5 k! _, X/ ^$ n4 {
  26.   /* 使能中断 */        & D* V: n# J5 `4 m
  27.   EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    ! H& N/ q, \# X' \) d
  28.   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    * n- N/ j3 U9 m' K
  29. }
    ( i9 T2 h+ X, S" {( M# }+ E" t
复制代码

8 K# e8 A$ Y- @$ b+ J
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 Interrupts$ \& W" C% K1 b( ^# @
  2.                 DCD     WWDG_IRQHandler            ; Window Watchdog! K: l" p# ^5 \! V( a
  3.                 DCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detect
    # M( e: _( z6 B# K4 s2 l8 O
  4.                 DCD     TAMPER_IRQHandler          ; Tamper
    9 P- x/ O$ b$ X& P. T
  5.                 DCD     RTC_IRQHandler             ; RTC9 L5 V  L2 _9 A; a
  6.                 DCD     FLASH_IRQHandler           ; Flash
    $ v0 G! w0 c9 H, x# X' `/ D
  7.                 DCD     RCC_IRQHandler             ; RCC
    . f' ?. L2 u" @3 s
  8.                 DCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0
    ) W% {$ K( X7 v+ s: G# \
  9.                 DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1
    + |9 p, C" t- }
  10.                 DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2
    2 D9 ]: u  e6 T5 u
  11.                 DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3' i! @: K6 Y" S& q$ {) d- H
  12.                 ...
    9 I0 n. M6 Q1 }/ d
  13.                 ...  O& }2 ?9 m9 T. k8 c
  14.                 ...
    $ [3 |* ^$ R" n; z# l7 v; f9 I* L0 C
复制代码
- T. g5 w* y( T5 }  n
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)
    ( W+ @/ U. P6 O" U
  2. {
    ( F* E2 e. a' G: j* {
  3.   //确保是否产生了EXTI Line中断3 n% W3 t6 ~2 Z4 J* U) l) w+ V
  4.         if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) 9 V5 u# `2 q' A' j0 H& b4 I9 a
  5.         {+ u/ V7 e7 [0 L: h
  6.                 /******/
    ! F  h6 S) d2 t( T
  7.          //LED闪烁相关代码
    5 k! N+ w! Z( w3 L4 L
  8.                 /******/  v0 {0 y5 _0 {; `! x
  9.     //清除中断标志位9 a8 H+ I7 a5 x) V6 w, `
  10.                 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);     
    5 u6 J' p  o3 B. N4 w- q
  11.         }  1 j/ F* q* X# e8 j0 o0 I
  12. }
    2 ^3 A) ^& p% v( |# @& v! b1 I- u
复制代码
8 a/ Y/ ^+ j4 c8 O. h" }- n
至此,整个中断的流程梳理完毕

; E( r2 T8 Z% q. C. p9 l1 S5 D
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