2021年12月24日 | stm32中断初识与实践（下）

这一部分我们将使用按键作为触发源，在产生中断时，实现控制LED灯的亮灭状态切换。

在具体应用前，我们还需先认识认识EXTI。

EXTI

全称为External interrupt/event controller，即外部中断/事件控制器。其管理了20个中断/事件线，每条线都有对应的一个边沿检测器，用于输入信号上升沿和下降沿的检测。如图6-1为stm32参考手册里的EXTI框图。

图6-1

图中有两条走向的线路，蓝色线路用于产生中断，绿色线路产生事件。我们从右往左看图。

查阅按键原理图可知，按键按下时，电平状态由低变高，会在输入线呈现出一个上升沿信号，这个信号到达边沿检测电路后，会被上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR）检测并触发，输出有效信号1给编号3电路，否则输出无效信号0。如果电平由高变低，则会被下降沿触发选择寄存器（EXTI_FTSR）检测触发。

触发的信号到达编号3电路，这是一个或门电路，它的输入信号除了来源于边沿检测电路，还有来自软件中断事件寄存器（EXTI_SWIER）。无论是来自EXTI_SWIER或边沿检测电路的信号，只要有一个是有效信号1，那么便可以输出有效信号1给编号3电路。编号3电路之后，分为两条线，一条产生中断，一条产生事件。

信号沿着蓝色线路产生中断，编号3输出信号到编号4。编号4是一个与门电路，它的另一个信号来源是中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）。众所周知，与门电路要求输入信号都为1才能输出1，换言之，如果EXTI_IMR置为0，那么编号4电路输出的信号都为0，只有EXTI_IMR置1时，编号4输出的信号才由编号3决定。这样一来我们可以通过EXTI_IMR来控制是否产生中断。随后，编号4电路输出的信号会被保存到挂起寄存器（EXTI_PR）内。最后将EXTI_PR里的值输出到NVIC，实现中断控制。

信号沿着绿色线路产生事件，最终会输出一个脉冲信号。编号3输出信号到编号5，编号5也是一个与门电路，信号来源于编号3电路和事件屏蔽寄存器（EXTI_EMR）。和编号4的与门电路一样，我们可以通过EXTI_EMR来控制是否产生事件。当编号5输出有效信号1时会在脉冲发生器（Pulse generator）输出一个脉冲信号（无效信号不会输出脉冲）。这个脉冲信号可以给其他外设电路使用，如TIM、ADC等等，一般用来触发TIM或ADC开始转换。

EXTI的中断/事件线

EXTI有20条中断/事件线，其中有16条用于GPIO线上的外部中断/事件，占用EXTI0~EXTI15，其他4条用于特定外设的外部中断/事件。如图6-2。

图6-2

可以通过操作AFIO的四个外部中断配置寄存器（AFIO_EXTICR1~AFIO_EXTICR4）的EXTIx[3:0]位选择配置PAx、PBx、PCx...PGx等引脚。如图6-3为AFIO_EXTICR1寄存器描述。

图6-3

EXTI_InitTypeDef

EXTI_InitTypeDef是EXTI初始化结构体，其定义在stm32f10x.h文件中，如图6-4所示。

图6-4

有四个结构体成员，

• EXTI_Line：中断/事件线，可选择EXTI0~EXTI19，如图6-2所示；

• EXTI_Mode：EXTI模式，可设置产生中断（EXTI_Mode_Interrupt）或产生事件（EXTI_Mode_Event）；

• EXTI_Trigger：EXTI边沿触发，可选择上升沿触发（EXTI_Trigger_Rising）、下降沿触发（EXTI_Trigger_Falling）或者上升沿下降沿都触发（EXTI_Trigger_Rising_Falling）；

• EXTI_LineCmd：使能（ENABLE）/失能（DISABLE）EXTI线。

开始实验

按键按下时，产生电平变化，EXTI检测到上升沿信号，触发中断，执行中断服务函数，实现LED灯的亮灭切换。

简要分析下编程要点：

1. 初始化产生中断的外设（GPIO）；

2. 配置NVIC；

3. 初始化EXTI；

4. 中断服务函数；

5. main函数

NVIC配置

我们先对NVIC进行配置，将其封装为函数NVIC_Configuration()，供后续调用。

/**

  * @brief  NVIC配置

  * @param  无

  * @retval 无

 */ static void NVIC_Configuration(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); // 配置优先级分组 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 配置按键中断源 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 子优先级为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断寄存器 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); }

NVIC配置部分，需要配置优先级分组、中断源、抢占优先级、子优先级以及使能中断寄存器等。关于优先级分组配置以及NVIC_InitTypeDef结构体分析，已在上篇文章里详细说明，读者可点击进入阅读。

EXTI中断配置

/**

  * @brief  EXTI按键中断配置

  * @param  无

  * @retval 无

 */ void EXTI_Key_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; /* 调用函数配置NVIC */ NVIC_Configuration(); /* 初始化GPIO */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /* 初始化EXTI */ // 配置中断线的输入源 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 配置中断线为EXTI0 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 配置为中断模式 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;// 上升沿触发中断 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中断 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); }

这个配置函数里用到了GPIO和EXTI两个初始化结构体，对其分别进行初始化配置，同时调用NVIC_Configuration()函数配置NVIC。

其中，

• GPIO_EXTILineConfig()固件函数是对AFIO_EXTICR1的操作，所以我们需要开启AFIO时钟；

• 需要把GPIO配置为输入模式（浮空输入），由外部电路决定引脚状态；

• 通过查阅按键原理图可得，按键引脚为PA0，可得GPIO端口源和引脚源，并将其中断线配置为EXTI0；

• 由按键原理图可得，按键按下时为高电平，所以使用上升沿触发中断。

中断服务函数

上篇文章里已经说明中断服务函数名应在启动文件里找到，并统一写在stm32f10x_it.c文件中。

/**

  * @brief  EXTI0线中断服务函数

  * @param  无

  * @retval 无

 */ void EXTI0_IRQHandler(void) { if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) // 确保产生了EXTI0线中断 { LED_TOGGLE; // LED灯状态切换 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);// 清除中断标志位 } }

需要先确保是否产生了中断，这一步我们直接调用stm32f10x_exti.c文件里的库函数EXTI_GetITStatus()，通过其返回值判断。EXTI_GetITStatus()函数操作的是中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）和挂起寄存器（EXTI_PR），通过两个寄存器的值判断是否产生中断,。由图6-1功能框图可得，如果相应线的EXTI_IMR和EXTI_PR都置1，则返回“SET”，即产生中断。具体的源码实现可查看3.5版本的stm32f10x固件库。

LED_TOGGLE是一个宏，在宏里实现LED状态切换。具体的实现在专栏（stm32）：GPIO输入——按键检测文章里已经有过说明，读者可移步阅读。

中断服务实现后，需要清除该中断线的中断标志位，以免下次程序判断失误。

main函数

int main(void) { LED_GPIO_Config(); // LED端口初始化 EXTI_Key_Config(); // EXTI按键中断配置 while(1){} // 等待中断产生 } 

当按键按下时，即进入中断，执行中断服务函数，完成实验。