2018年09月09日 | STM32 I/O 作为外部中断输入

 I/O口作为外部中断。general  purpose input and output

STM32 的每个 IO口都可以作为中断输入，要把 IO口作为外部中断输入，
有以下几个步骤：
1） 初始化 IO 口为输入。
这一步设置你要作为外部中断输入的 IO 口的状态，可以设置为上拉/下拉输入，也可以设
置为浮空输入，但浮空的时候外部一定要带上拉，或者下拉电阻。否则可能导致中断不停的触
发。在干扰较大的地方，就算使用了上拉/下拉，也建议使用外部上拉/下拉电阻，这样可以一
定程度防止外部干扰带来的影响。
2） 开启 IO 口复用时钟，设置 IO 口与中断线的映射关系。
STM32 的 IO 口与中断线的对应关系需要配置外部中断配置寄存器 EXTICR，这样我们要
先开启复用时钟，然后配置 IO 口与中断线的对应关系。才能把外部中断与中断线连接起来。
3） 开启与该 IO 口相对的线上中断/事件，设置触发条件。
这一步，我们要配置中断产生的条件， STM32 可以配置成上升沿触发，下降沿触发，或者
任意电平变化触发，但是不能配置成高电平触发和低电平触发。这里根据自己的实际情况来配
置，同时要开启中断线上的中断。这里需要注意的是：如果使用外部中断，并设置该中断的 EMR
位的话，会引起软件仿真不能跳到中断，而硬件上是可以的。而不设置 EMR，软件仿真就可以
进入中断服务函数，并且硬件上也是可以的。建议不要配置 EMR 位。
4） 配置中断分组（NVIC），并使能中断。
这一步，我们就是配置中断的分组，以及使能，对 STM32 的中断来说，只有配置了 NVIC
的设置，并开启才能被执行，否则是不会执行到中断服务函数里面去的。关于 NVIC 的详细介
绍，请参考 5.2.6 节。
5） 编写中断服务函数。
这是中断设置的最后一步，中断服务函数，是必不可少的，如果在代码里面开启了中断，
但是没编写中断服务函数，就可能引起硬件错误，从而导致程序崩溃！所以在开启了某个中断

后，一定要记得为该中断编写服务函数。在中断服务函数里面编写你要执行的中断后的操作。

与 NVIC 相关的寄存器， MDK 为其定义了如下的结构体：
typedef struct
{
__IO uint32_t ISER[8]; //中断使能寄存器组 Interrupt Set-Enable Registers
uint32_t RESERVED0[24];
__IO uint32_t ICER[8]; //中断除能寄存器组
uint32_t RSERVED1[24];
__IO uint32_t ISPR[8]; //中断挂起控制寄存器组
uint32_t RESERVED2[24];
__IO uint32_t ICPR[8]; //中断解挂控制寄存器组
uint32_t RESERVED3[24];
__IO uint32_t IABR[8]; //中断激活标志位寄存器组
uint32_t RESERVED4[56];
__IO uint8_t IP[240]; //中断优先级控制寄存器组
uint32_t RESERVED5[644];
__O uint32_t STIR; //软件触发中断寄存器组
} NVIC_Type; 

        ISER[8]： ISER 全称是： Interrupt Set-Enable Registers， 每1 bit 代表一个中断，总共有32×8=256个中断，你要使能某个中断，必须设置相应的 ISER 位为 1，使该中断被使能(这里仅仅是使能，还要配合中断分组、屏蔽、 IO 口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。 

        ICER[8]：全称是： Interrupt Clear-Enable Registers， 该寄存器组与 ISER[8] 的作用恰好相反，是用来清除某个中断的使能的。 如果想清除一个中断，不是在对应bit写0，而应该在对应位置写1。写0是无效的。
        ISPR[8]：全称是： Interrupt Set-Pending Registers ，每个位对应的中断和 ISER 是一样的。通过置 1，可以将正在进行的中断挂起，而执行同级或更高级别的中断。写 0 是无效的。

        ICPR[8]：全称是： Interrupt Clear-Pending Registers ，通过设置 1，可以将挂起的中断取消挂起操作。写 0 无效。

        IABR[8]：全称是： Interrupt Active Bit Registers，是一个中断激活标志位寄存器组。对应位所代表的中断和 ISER 一样，如果为 1，则表示该位所对应的中断正在被执行。这是一个只读寄存器，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。 

        IP[240]：全称是： Interrupt Priority Registers， 是一个中断优先级控制的寄存器组。这个寄存器组相当重要！ STM32 的中断分组与这个寄存器组密切相关。 IP 寄存器组由 240 个 8bit 的寄存器组成，每个可屏蔽中断占用 8bit，这样总共可以表示 240 个可屏蔽中断。 而 STM32 只用到了其中的 68 个。 IP[67]~IP[0]分别对应中断 67~0。 而每个可屏蔽中断占用的 8bit 并没有全部使用，而是 只用了高 4 位。这 4 位，又分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级在前，子优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据 SCB->AIRCR 中的中断分组设置来决定。抢占优先级的级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。 

         STM32 的 5 个分组是通过设置 SCB->AIRCR 的 BIT[10:8]来实现的，而 SCB->AIRCR 的修改需要通过在高 16 位写入 0X05FA 这个密钥才能修改的，故在设置 AIRCR 之前，应该把密钥加入到要写入的内容的高 16 位，以保证能正常的写入 AIRCR。在修改 AIRCR 的时候，我们一般采用读->改->写的步骤，来实现不改变 AIRCR 原来的其他设置。

这里简单介绍一下 STM32 的中断分组： STM32 将中断分为 5 个组，组 0~4。该分组的设
置是由 SCB->AIRCR 寄存器的 bit10~8 来定义的。具体的分配关系如表 5.2.6.1 所示：

                                                                表 5.2.6.1 AIRCR 中断分组设置表 

//设置 NVIC
//NVIC_PreemptionPriority： 抢占优先级
//NVIC_SubPriority ： 响应优先级
//NVIC_Channel ： 中断编号
//NVIC_Group ： 中断分组 0~4
//注意优先级不能超过设定的组的范围!否则会有意想不到的错误
//组划分：
//组 0： 0 位抢占优先级， 4 位响应优先级
//组 1： 1 位抢占优先级， 3 位响应优先级
//组 2： 2 位抢占优先级， 2 位响应优先级
//组 3： 3 位抢占优先级， 1 位响应优先级
//组 4： 4 位抢占优先级， 0 位响应优先级
//NVIC_SubPriority 和 NVIC_PreemptionPriority 的原则是， 数值越小， 越优先
void MY_NVIC_Init(u8 NVIC_PreemptionPriority，u8 NVIC_SubPriority，u8 NVIC_Channel，u8 NVIC_Group)
{
u32 temp;
MY_NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_Group);//设置分组
temp=NVIC_PreemptionPriority<<(4-NVIC_Group);
temp|=NVIC_SubPriority&(0x0f>>NVIC_Group);
temp&=0xf; //取低四位
NVIC->ISER[NVIC_Channel/32]|=(1<//使能中断位(要清除的话,相反操作就 OK)
NVIC->IP[NVIC_Channel]|=temp<<4;     //设置响应优先级和抢断优先级
} 

 NVIC配置总结：

  1）  SCB->AIRCR 决定抢占优先级的位数，设置怎么解释IP（interrupt priority）分组。其实这个分组的设置在每个系统里面只要设置一次就够了，设置多次，则是以最后的那一次为准。整个系统的优先级分组格式都一样。

 2）   ISER 使能对应的中断管脚，

 3）设置优先级。
       IP[channel] 决定具体的抢占优先级和子优先级。

       IP和SCB->AIRCR 一起决定中断的优先级。

       IABR 自读,显示当前正在执行的中断时那个管脚的中断。

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以上是对NVIC的管理和配置，下面说明一下外不中断的配置。

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STM32F103 的 EXTI 控制器支持 19 个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。 STM32F103 的 19 个外部中断为：
    线 0~15：对应外部 IO 口的输入中断。
    线 16：连接到 PVD 输出。
    线 17：连接到 RTC 闹钟事件。
    线 18：连接到 USB 唤醒事件。
对于外部中断 EXTI 控制 MDK 定义了如下结构体：
typedef struct
{
__IO uint32_t IMR;  //interrupt mask register
__IO uint32_t EMR;  //event mask register 
__IO uint32_t RTSR;  //rising trigger selection register 
__IO uint32_t FTSR;  //falling trigger selection register 
__IO uint32_t SWIER;   //software interrupt event register  
__IO uint32_t PR;     //pending register 
} EXTI_TypeDef; 
    IMR：中断屏蔽寄存器。这是一个 32 寄存器。但是只有前 19 位有效（19个外部中断）。当位 x 设置为 1 时，则开启这个线上的中断，否则关闭该线上的中断。
    EMR：事件屏蔽寄存器，同 IMR，只是该寄存器是针对事件的屏蔽和开启。
    RTSR：上升沿触发选择寄存器。该寄存器同 IMR，也是一个 32 为的寄存器，只有前 19位有效。位 x 对应线 x 上的上升沿触发，如果设置为 1，则是允许上升沿触发中断/事件。否则，不允许。
    FTSR：下降沿触发选择寄存器。同 RTSR，不过这个寄存器是设置下降沿的。下降沿和上升沿可以被同时设置，这样就变成了任意电平触发了。
    SWIER：软件中断事件寄存器。通过向该寄存器的位 x 写入 1，在未设置 IMR 和 EMR 的时候，将设置 PR 中相应位挂起。如果设置了 IMR 和 EMR 时将产生一次中断。被设置的 SWIER位，将会在 PR 中的对应位清除后清除。
    PR：挂起寄存器。当外部中断线上发生了选择的边沿事件，该寄存器的对应位会被置为 1。0：表示对应线上没有发生触发请求。通过向该寄存器的对应位写入 1 可以清除该位。在中断服务函数里面经常会要向该寄存器的对应位写 1 来清除中断请求 。

        通过以上配置就可以正常设置外部中断了，但是外部 IO 口的中断，还需要一个寄存器配置，也就是 IO 复用里的外部中断配置寄存器 EXTICR。这是因为 STM32 任何一个 IO 口都可以配置成中断输入口，但是 IO 口的数目远大于中断线数（16 个）。于是 STM32 就这样设计，GPIOA~GPIOG 的[15:0]分别对应中断线 15~0。

        这样每个中断线对应了最多 7 个 IO 口，以中断线 0为例：它对应了 GPIOA.0、 GPIOB.0、 GPIOC.0、 GPIOD.0、 GPIOE.0、 GPIOF.0、 GPIOG.0。而中断线每次只能连接到 1个 IO口上，这样就需要 EXTICR来决定对应的中断线配置到哪个 GPIO上了。

EXTICR 在 AFIO 的结构体中定义，如下：
typedef struct
{
    __IO uint32_t EVCR;
    __IO uint32_t MAPR;
    __IO uint32_t EXTICR[4];

} AFIO_TypeDef;

-------

EXTICR1

EXTICR2 对应EXTI4，EXTI5，EXTI6，EXTI7。

EXTICR3 对应EXTI8，EXTI9，EXTI10，EXTI11。

EXTICR4 对应EXTI12，EXTI13，EXTI14，EXTI15。

映射GPIOX_K 管脚。

例如，EXTI11，配置外部中断管脚11，通过对EXTIX[3:0]的设置分别设置为GPIOA  ~ GPIOG 。

//外部中断配置函数
//只针对 GPIOA~G;不包括 PVD， RTC 和 USB 唤醒这三个
//参数： GPIOx： 0~6， 代表 GPIOA~G;
//BITx： 需要使能的位;
//TRIM： 触发模式， 1， 下升沿; 2， 上降沿;3，任意电平触发
//该函数一次只能配置 1 个 IO 口， 多个 IO 口， 需多次调用
//该函数会自动开启对应中断， 以及屏蔽线
void Ex_NVIC_Config(u8 GPIOx， u8 BITx， u8 TRIM)
{
u8 EXTADDR; 
u8 EXTOFFSET;
EXTADDR=BITx/4; //得到中断寄存器组的编号
EXTOFFSET=(BITx%4)*4;//得到中断寄存器组内的偏移
RCC->APB2ENR|=0x01; //enable AFIO  clock
AFIO->EXTICR[EXTADDR]&=~(0x000F<AFIO->EXTICR[EXTADDR]|=GPIOx<//自动设置
EXTI->IMR|=1<if(TRIM&0x01)EXTI->FTSR|=1<

if(TRIM&0x02)EXTI->RTSR|=1<}

        Ex_NVIC_Config 完全是按照我们之前的分析来编写的，首先根据 GPIOx 的位得到中断寄存器组的编号，即 EXTICR 的编号，在 EXTICR 里面配置中断线应该配置到 GPIOx 的哪个位。然后使能该位的中断及事件，最后配置触发方式。这样就完成了外部中断的配置了。

 NVIC配置总结：

  1）  SCB->AIRCR 决定抢占优先级的位数，设置怎么解释IP（interrupt priority）分组。其实这个分组的设置在每个系统里面只要设置一次就够了，设置多次，则是以最后的那一次为准。整个系统的优先级分组格式都一样。

 2）   ISER 使能对应的中断bit，

 3）设置优先级。
       IP[channel] 决定具体的抢占优先级和子优先级。

       IP和SCB->AIRCR 一起决定中断的优先级。

       IABR 自读,显示当前正在执行的中断时那个管脚的中断。

外部中断配置总结：

    1） EXTI.BITx 映射到 GPIOx.BITx，通过AFIO_EXTICRn。

    2）开启外部中断线。

    3）设置触发方式。