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【经验分享】STM32-外部中断详解

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STMCU小助手 发布时间:2022-5-6 11:14
前言* t( w; `/ ~; t" q
本章讲解STM32的另一个重要的外设资源——外部中断;在前面已经讲过了NVIC中断优先级管理,相信大家对STM32的中断系统有了初步的了解,知道了如何给每一个内部的中断设置顺序,然而只有内部外设的中断信号还不够,有时候我们要监视外部的数据信号变化,这就需要外部中断了。' x) _4 T; I5 X8 X: e
0 j. [9 D. m2 Z6 {
一、外部中断是什么?
' H3 y8 M, p8 U首先我们要理解什么是中断。
$ G% k0 \% W. K! d. e
: g2 ~6 X4 T2 }' z2 E: Z想象一个场景:你在家里看书学习,这时候突然来电话了。你的做法是停止学习去接电话,电话打完再放下电话继续学习。这一个过程就体现了中断的思想。我们抽象一下,把自己想象成一个单片机系统,看书就是正在执行的主任务,如果没有外界干扰,这个系统会一直执行当前的主任务。而当外部有改变(电话响了)的时候,系统会第一时间响应,从主任务跳转到这个紧急任务中,这个突发的事件就是(外部)中断,而系统处理的紧急任务则是中断处理函数。当紧急任务(接电话)完毕之后,系统又会回到最初的主任务中。
; Z/ X4 q( w% P9 f& z8 H; b7 g$ Y' H" p8 `; F
这就是MCU的外部中断过程。) a& n; o0 {, n1 X! `( {
' ?: c/ `, D3 E9 p; m
二、STM32外部中断概述' m+ [! }6 `" `% x  M/ [& {9 F
1. STM32的外部中断线

5 J6 l2 }! v* U. J+ Q, f" w. KSTM32的每个IO都可以作为外部中断输入。
. {! ]  G' \) f7 J  DSTM32的中断控制器支持19个外部中断/事件请求:# Q1 h" ], t$ E
线0~15:对应外部IO口的输入中断。. f, a1 G3 }: v) L3 U) O# n: @0 `

5 i; M  m9 t4 V3 t7 m' C7 L线16:连接到PVD输出。
" J, H7 I$ P  g/ G+ i% L8 q. W& j
3 @4 o0 s) b& i& N线17:连接到RTC闹钟事件。6 _/ \$ _$ M# j9 M; N
% R- X, b6 y! f( e% {9 b
线18:连接到USB唤醒事件。. J: C- [7 c% j3 N/ ~7 j# y
5 L$ L& y" Y7 A8 R* E  @" _
每个外部中断线可以独立的配置触发方式(上升沿,下降沿或者双边沿触发),触发/屏蔽,专用的状态位。' {' U9 }, E3 R2 D- n3 [  r; [, N

/ g, L: b8 O4 u; A2. 外部中断线与IO引脚对应关系      5 i4 B: q; b% ~- y  S7 |
        这时候想必读者可能要问了,STM32供IO使用的中断线只有16个,但是STM32F10x系列的IO口多达上百个,STM32F103ZET6(112),STM32F103RCT6(51),那么中断线怎么跟IO口对应上呢?下图就是STM32的外部中断线和IO口的对应关系:1 G5 y9 N" j) I$ @2 j) C8 b8 q3 X" H( y

0 R0 D0 {5 M" L5 V NU8(QL}MD49`]QMQX}OI`YB.png
& L$ W9 }; L) M/ p
, h& \0 T7 x* c1 L' ]: @7 h- {         对于每个中断线,我们可以设置相应的触发方式(上升沿触发,下降沿触发,边沿触发)以及使能。
: q4 `: c2 M$ Q4 O1 W
8 Z; V. V0 e; ?* U) b$ o/ V  k3. 中断向量与服务函数

2 q; f3 B) u6 N( B- ~, }( ]是不是16个中断线就可以分配16个中断服务函数呢?
* L; Y  F4 W& m' w8 [3 S  _; [
& Y% p( n' w( y6 ~IO口外部中断在中断向量表中只分配了7个中断向量,也就是只能使用7个中断服务函数+ i, e1 K( t7 P
* x. R# D7 \6 c' H* r: _" ]
0INPN35(%P{J]G73VLSZ(E0.png ! ~3 f. ^. Q+ B& g. A4 {3 M

3 m' `% B+ K1 N' W, X从表中可以看出,外部中断线5~9分配一个中断向量,共用一个服务函数 外部中断线10~15分配一个中断向量,共用一个中断服务函数。
7 u& B7 s( Z, q$ q! q/ |下面是中断服务函数列表:
; [7 Z2 P6 J( A+ n7 C4 R
* i2 [9 H- I5 Q4 x. B+ Z# A, E0 _EXTI0_IRQHandler          7 `! F) M' _* m0 X* Q3 F

7 O" E: _; i& }EXTI1_IRQHandler; t0 C  J6 \* P) ~( a" S& u; b3 G

. d% k+ f1 H" W9 [+ t/ dEXTI2_IRQHandler          ( u; X9 x1 x1 b. n0 [2 P

6 V! J8 H+ v% j: f. i! }EXTI3_IRQHandler          1 m( ]; r0 a' |
, E3 p1 o3 X9 B$ w% l
EXTI4_IRQHandler         
$ [5 w1 @" C; B
6 F( u! U  A! u" uEXTI9_5_IRQHandler        
! v# r- X: v5 \8 D) g8 N2 }; J
& I" ]/ E* L# ]. V4 `EXTI15_10_IRQHandler      ; O% \& Z9 W# E$ Z
) }* e& P; L$ P/ d# ^% o9 F1 n
三、STM32外部中断库函数配置: r+ x! K' j4 n& O
1. 常用库函数

' S. h- t4 l8 q& a% m' P8 h/ w①void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
9 L4 O: J5 P# o! v3 z! ?- X' _$ C: j: b+ K9 o
   //设置IO口与中断线的映射关系
8 @: W5 a2 I6 H( {) _1 o( s9 Y; N- P) b" X
   exp:  GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource2);
! i5 }7 v8 u: F. p
1 J7 V. `6 k+ h7 m% L②void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);7 H! k( y& M/ K9 E0 Z7 _$ Z
6 F; p: ?0 {1 s; ?
//初始化中断线:触发方式等- V8 W/ A+ v) v9 _; k/ B' I

& f4 ~8 Y" Q5 o/ x, i+ A$ G③ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);- o! n, q5 ^+ Y- D- e
, @2 e& ~0 p  w- g2 @5 W9 S
//判断中断线中断状态,是否发生
7 O- r* d, w& ]* y/ s3 ~0 F. z+ x. m6 E& a- Q( N5 N, W% G
④void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);- p# R: K5 o5 F% w- ]
' S& A+ P/ L( n# L1 w/ s0 y
//清除中断线上的中断标志位
! i6 v8 Q0 i9 }: u1 P% |
3 U( M+ e/ b6 w# b0 m& H5 O. R以上这四个函数是配置外部中断常用的库函数,第一个函数很好理解,就是配置IO口与中断线的映射关系的。我们重点讲解第二个函数:0 |: h# F0 ~0 k6 N% k% C! N9 n

1 s' g* @+ R- t# Y$ ]( E4 AEXTI_Init函数:
6 E4 Z4 ~4 v) I+ ~* D9 ]( F$ k) Pvoid EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);  r. c8 Y- a. o9 P8 `0 x
8 o% y- ~; l6 J- c3 b
其结构体成员变量如下:; \- c) _6 |! d- n- M

- M! ^3 O) z) Z3 T
  1. typedef struct8 D' ]4 Y: j$ ]
  2. {: X" I" W  k* Q+ `5 d9 U3 O* ^
  3.   uint32_t EXTI_Line;   //指定要配置的中断线           
    1 Y' @( }3 }3 ?: ?' @
  4.   EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;   //模式:事件 OR中断
    8 P0 i7 K9 q; }4 }, j
  5.   EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;//触发方式:上升沿/下降沿/双沿触发8 ~( B; N& e* l1 i( q2 z2 f
  6.   FunctionalState EXTI_LineCmd;  //使能 OR失能
    / r# |' R/ C( u: ^/ A
  7. }EXTI_InitTypeDef;
    5 f* s. U, F" @/ r4 N. O, D7 F

  8. + J: z8 {0 v" A* `4 H  l: N
  9. //实例:
    # B. L6 p2 v  M& l: |( C
  10. // EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line2;         0 W# W% Y$ u. v$ W) S( M) m+ Y
  11. // EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;        ! k& e" h+ T* Z2 u7 K: [" {5 E
  12. // EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    5 e& p! X' M$ v, I/ c& r0 |
  13. // EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;& K9 E# k/ t8 V; T0 w
  14. // EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
复制代码

6 M; j0 X( J7 |( _  b可见由四部分组成,分别是中短线、中断模式(事件或者中断)、触发方式(上升沿、下降沿或者双边沿触发)以及使能位。) {, }! \& N- O
4 N; ~, ]! q  [( I, l& r; s
2. 库函数配置一般步骤, }; L8 y" @* W( J
①初始化IO口为输入。! O* m6 Q$ b1 E9 |
       GPIO_Init();9 s8 v/ r' [3 E1 ^3 o7 u* Q' T, w
1 {& b% j! c! T% @0 j2 G
②开启IO口复用时钟。8 \" d& Q% p% _' {: q1 M" n" u
0 k" T0 r' C) F3 e" u& l3 m. G
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);% K( g+ e2 n8 G# i
0 ?4 m; `- |5 `$ A& }7 A
③设置IO口与中断线的映射关系。
0 {  i: K6 ]7 V$ Z, M        void GPIO_EXTILineConfig();& i" M: T* M1 j' w* q" Z  z0 d2 d

1 Q- `$ h; B& E④初始化线上中断,设置触发条件等。$ U/ i1 N! Z) D, f' ?/ L5 |
       EXTI_Init();
2 {9 \6 `( [2 {, r
' B5 E5 y: N% f. g& h* G" W⑤配置中断分组(NVIC),并使能中断。  S" p4 t3 D) r; A' b+ ?
       NVIC_Init();
% D2 b! \# l! z7 P. |; {( `4 U7 i$ V5 B9 K: Y
⑥编写中断服务函数。
1 j/ D7 ?" P; ^# G7 M' l& L0 B
* i5 v2 Z, F5 d. X( i; E      EXTIx_IRQHandler();" {7 r- m, ~# [1 j

! e% B: s5 {  E⑦清除中断标志位& F1 h: s& d; s! h+ \
      EXTI_ClearITPendingBit();6 m+ H4 B* @0 h3 ^
2 c* L4 [  {8 N+ O( u! u. ?( N
下面是配置外部中断的代码,其实现的功能是通过STM32单片机的外部中断0来捕获按键的电平变化,使按键按下时LED灯反转,按键和LED的源文件在前面的GPIO那一章有讲解。
( r3 L/ n9 @5 O8 i" v% J% @1 N; |1 e* s( U2 c' _( X5 J6 S
  1. //exti.c源文件
    + n8 h' c3 y& d  Z! z$ z# }
  2. #include "exti.h"- V) n. B  O/ D* f* y6 t9 ^' X
  3. #include "led.h"9 f: s) a# @& o! p- V$ H
  4. #include "key.h"2 P4 b: v1 Z3 C, ~; u
  5. #include "delay.h"
    + r+ l7 c3 ]# L8 l

  6. 7 ^, e+ i2 z2 ]' b2 ~& n
  7. //外部中断0服务程序# `- N9 O! L+ ?2 F: y4 C
  8. void EXTIX_Init(void). u2 K1 B3 R  y1 V0 ?+ f
  9. {' A& p  o/ a- Y6 E, T
  10.         EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    7 t: Z/ M) r0 {5 ~. i+ Z# o
  11.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;$ A" ^8 g# b' q
  12.         
    $ r) f! j0 c6 F& d/ r- l& `
  13.   KEY_Init();
    ) \- [$ t% M( ^+ F1 |# K
  14.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);+ J0 o6 a, S, b' z3 v$ h8 O* L
  15.         
    # N. j- ?" O( a. z) a
  16.         GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource4);
    1 T* k& Q8 @# Z+ |5 y, O$ o: C
  17.         3 E( `; E2 L0 @) @; {
  18.         EXTI_InitStruct.EXTI_Line=EXTI_Line4;
    : F$ e* Z4 m: c4 k; e$ {0 e- f
  19.         EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;
    ; w( F  \" @5 _4 L
  20.         EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
    . y% y- {5 K2 I! V, ]6 |1 |
  21.         EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;
    ! t) D0 C9 Z' |4 J% X: L7 G
  22.         ) ]) y4 L' r$ C. B8 q3 v: G; W
  23.         EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);: U2 @7 h4 J  }+ N+ h9 C$ \' U
  24.         
      E* t' B' m8 x. r
  25.         NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=EXTI4_IRQn;
    7 s9 P" T( t$ w4 Z1 h0 ]" n8 _
  26.         NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE;7 `- F9 i: o0 C
  27.         NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =2;2 u( s; t* G" B" M& y+ W
  28.         NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;
    % z$ Z0 `1 q, X; I4 q3 S4 V) a
  29.         
    * J4 o! p& x- c3 D7 U1 J  y7 F) k! `
  30.         NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);; C* `7 ^6 G, G1 I/ Z+ s9 A
  31. }; i* P4 h) Q* f3 R7 x0 Q3 T' t
  32. void EXTI4_IRQHandler(void)" D  s4 b. N/ Q8 ?; Z2 w+ Y
  33. {
    0 Y+ ]8 p& `( @3 @8 D
  34.         delay_ms(10);  v# C. E% n$ z) N  k% Q7 C: [
  35.         if(KEY0){
    , R  X( e3 o/ [9 J- w
  36.                 LED0=!LED0;
    + v# P/ b8 c* E! V
  37.                 LED1=!LED1;+ N: ]6 D/ m( L8 k
  38.         }( t% U" z0 M( C9 B$ c! f
  39.         EXTI_ClearFlag(EXTI_Line4);
    - F- l$ b9 h2 T' t: O, c2 Q
  40. }
复制代码
  1. //exti.h头文件
    8 e# J. s  u! O+ ^0 c- j$ h

  2. . P; Q3 |( S& s1 y/ H2 q
  3. #ifndef __EXTI_H
    + u! P3 H7 ^  c/ o: X
  4. #define __EXIT_H         9 H$ b# }* x5 g: x
  5. #include "sys.h"# O  q7 ^) g, g4 ]$ P' ?; }2 s

  6. ) z  T  f( a% s( ^8 A" G4 O
  7. void EXTIX_Init(void);//外部中断初始化                                                             6 w$ w2 _) e, M% f/ j# H
  8. #endif
复制代码
  1. //main.c源文件* h4 O, \4 q2 _2 ~: u1 n

  2. ! `9 j9 Y! u3 S  F, p9 a5 K
  3. #include "led.h"
    # r4 Z$ v! Q+ Q* H. g& C  J
  4. #include "delay.h") b- L, Y8 B, n% x8 [' \- G
  5. #include "key.h"; S# Z/ \, J$ m3 U
  6. #include "sys.h"0 [/ |9 _& R9 h) r
  7. #include "usart.h"1 s! n, k5 d% f" w. G* X# S
  8. #include "exti.h"
    + l4 ]% g, r: [, R

  9. . R. m) E' i( L7 C) U3 X
  10. int main(void)
    ; s; v8 B8 i4 r0 C3 i# X0 x: u
  11. {               
    $ @- y4 E2 Y: q( }
  12.   int i=0;
    ) d: a* W9 W7 r1 M: l6 D, ?
  13.         delay_init();                     //延时函数初始化          * N3 U/ d& r+ J8 R) I; {. h7 j$ c8 E
  14.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
    - y& }! ?. |. C7 j; ?( c; j5 _  [
  15.         uart_init(115200);         //串口初始化为115200& G, |  a8 l& S3 Q# `9 H/ L
  16.          LED_Init();                                  //初始化与LED连接的硬件接口
    ' V& m4 K7 k4 y1 ?
  17.         KEY_Init();                 //初始化与按键连接的硬件接口
    / F) u( D$ _) b# q6 [1 N1 q
  18.         EXTIX_Init();                         //外部中断初始化
    8 M9 e4 F5 F* P
  19.         LED0=0;                                        //点亮LED0
    : p7 N  a0 k! ]3 X3 q  T
  20.         while(1)- _; f( W1 {! D* {
  21.         {            
    8 l$ h/ ]( t8 G% t/ V
  22.                 printf("%d\r\n",i);        1 ]1 C: {0 |- Y. O( `; f, H) y
  23.                 delay_ms(5000);        
    : |% }. t( k' d- r
  24.     i++;                0 n4 K0 c2 J& X8 d# R1 s8 ~; q
  25.         }
    : w$ k. |: v$ ?- J2 N7 {8 \
  26. }- a$ W" @2 u( O. c& e  v

  27. ) ^& |& M: x' F/ T/ R7 w

  28. 9 W8 S1 K/ \3 R! L6 \8 h% a
  29. ' k* f# f& W1 y& x  E" l7 j

  30. $ @8 f$ v% i, q% A
复制代码

3 h3 j* A, d2 L$ }总结0 c/ J5 c2 @9 q8 ^4 m
本章讲解的是STM32的外部中断,通过外部中断的原理、STM32外部中断概述以及外部中断库函数配置流程来详细讲述了STM32的外部中断这一外设,希望读者能够认真学习。
* M9 j6 ^5 T4 n! e: r
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