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初学stm32 --- 外部中断

article 2024/12/23 18:38:32

STM32 IO 口中断基础知识

STM32 的每个 IO 都可以作为外部中断的中断输入口。STM32F103 的中断控制器支持 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。

从上面可以看出， STM32 供 IO 口使用的中断线只有 16 个，但是 STM32 的 IO 口却远远不止 16 个，那么 STM32 是怎么把 16 个中断线和 IO 口一一对应起来的呢？于是 STM32 就这样设计， GPIO 的管脚 GPIOx.0~GPIOx.15(x=A,B,C,D,E， F,G)分别对应中断线 0~15。这样每个中断线对应了最多 7 个 IO 口，以线 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，这样就需要通过配置来决定对应的中断线配置到哪个 GPIO 上了。下面我们看看 GPIO 跟中断线的映射关系图：

相关库函数：

在库函数中，配置 GPIO 与中断线的映射关系的函数 GPIO_EXTILineConfig()来实现的：

void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)

该函数将 GPIO 端口与中断线映射起来，使用范例是：

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource2);

将中断线 2 与 GPIOE 映射起来，那么很显然是 GPIOE.2 与 EXTI2 中断线连接了。设置好中断线映射之后，那么到底来自这个 IO 口的中断是通过什么方式触发的呢？接下来我们就要设置该中断线上中断的初始化参数了。
中断线上中断的初始化是通过函数 EXTI_Init()实现的。 EXTI_Init()函数的定义是：

void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

下面我们用一个使用范例来说明这个函数的使用：

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line4;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //根据 EXTI_InitStruct 中指定的参数初始化外设 EXTI 寄存器

上面的例子设置中断线 4 上的中断为下降沿触发。 STM32 的外设的初始化都是通过结构体来设置初始值的。我们来看看结构体 EXTI_InitTypeDef 的成员变量：

typedef struct
{
    uint32_t EXTI_Line;
    EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;
    EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;
    FunctionalState EXTI_LineCmd;
}EXTI_InitTypeDef;

从定义可以看出，有 4 个参数需要设置。第一个参数是中断线的标号，取值范围为EXTI_Line0~EXTI_Line15。这个在上面已经讲过中断线的概念。也就是说，这个函数配置的是某个中断线上的中断参数。第二个参数是中断模式，可选值为中断 EXTI_Mode_Interrupt 和事件 EXTI_Mode_Event。第三个参数是触发方式，可以是下降沿触发 EXTI_Trigger_Falling，上升沿触发 EXTI_Trigger_Rising，或者任意电平（上升沿和下降沿）触发EXTI_Trigger_Rising_Falling。最后一个参数就是使能中断线了。
我们设置好中断线和 GPIO 映射关系，然后又设置好了中断的触发模式等初始化参数。既然是外部中断，涉及到中断我们当然还要设置 NVIC 中断优先级。

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn; //使能按键外部中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; //抢占优先级 2，
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02; //子优先级 2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //中断优先级分组初始

我们配置完中断优先级之后，接着我们要做的就是编写中断服务函数。中断服务函数的名字是在 MDK 中事先有定义的。这里需要说明一下， STM32 的 IO 口外部中断函数只有 6 个，分别为：

EXPORT EXTI0_IRQHandler
EXPORT EXTI1_IRQHandler
EXPORT EXTI2_IRQHandler
EXPORT EXTI3_IRQHandler
EXPORT EXTI4_IRQHandler
EXPORT EXTI9_5_IRQHandler
EXPORT EXTI15_10_IRQHandler

中断线 0-4 每个中断线对应一个中断函数，中断线 5-9 共用中断函数 EXTI9_5_IRQHandler，中断线 10-15 共用中断函数 EXTI15_10_IRQHandler。在编写中断服务函数的时候会经常使用到两个函数，第一个函数是判断某个中断线上的中断是否发生（标志位是否置位）：

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line)；

这个函数一般使用在中断服务函数的开头判断中断是否发生。另一个函数是清除某个中断线上的中断标志位：

void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line)；

这个函数一般应用在中断服务函数结束之前，清除中断标志位。
常用的中断服务函数格式为：

void EXTI3_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!=RESET)//判断某个线上的中断是否发生
    {
        //中断逻辑…
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); //清除 LINE 上的中断标志位
    }
}

在这里需要说明一下，固件库还提供了两个函数用来判断外部中断状态以及清除外部状态标志位的函数 EXTI_GetFlagStatus 和 EXTI_ClearFlag，他们的作用和前面两个函数的作用类似。只是在 EXTI_GetITStatus 函数中会先判断这种中断是否使能，使能了才去判断中断标志位，而EXTI_GetFlagStatus 直接用来判断状态标志位。