STM32（六）-------中断（外部中断）

中断知识介绍 STM32 中断应用概览

STM32 中断非常强大，每个外设都可以产生中断。

异常

F103 在内核水平上搭载了一个异常响应系统， 支持为数众多的系统异常和外部中断。 其中系统异常有 8 个（如果把 Reset 和 HardFault 也算上的话就是 10 个），外部中断有 60个。除了个别异常的优先级被定死外，其它异常的优先级都是可编程的。有关具体的系统异常和外部中断可在标准库文件 stm32f10x.h这个头文件查询到，在 IRQn_Type这个结构体里面包含了 F103 系列全部的异常声明。

NVIC

NVIC 是嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，它跟内核紧密耦合，是内核里面的一个外设。但是 各个芯片厂商在设计芯片的时候会对Cortex-M3内核里面的NVIC进行裁剪，把不需要的部分去掉，所以说 STM32的 NVIC是 Cortex-M3 的 NVIC 的一个子集。

NVIC 结构体定义，来自固件库头文件：core_cm3.h

typedef struct {
 __IO uint32_t ISER[8]; // 中断使能寄存器
 uint32_t RESERVED0[24];
 __IO uint32_t ICER[8]; // 中断清除寄存器
 uint32_t RSERVED1[24];
 __IO uint32_t ISPR[8]; // 中断使能悬起寄存器
 uint32_t RESERVED2[24];
__IO uint32_t ICPR[8]; // 中断清除悬起寄存器
uint32_t RESERVED3[24];
 __IO uint32_t IABR[8]; // 中断有效位寄存器
 uint32_t RESERVED4[56];
 __IO uint8_t IP[240]; // 中断优先级寄存器(8Bit wide)
uint32_t RESERVED5[644];
 __O uint32_t STIR; // 软件触发中断寄存器
 } NVIC_Type;

在配置中断的时候我们一般只用 ISER、ICER 和 IP 这三个寄存器，ISER 用来使能中断，ICER用来失能中断，IP 用来设置中断优先级。

优先级定义

1. 在 NVIC 有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器 NVIC_IPRx，用来配置外部中断的优先级，IPR 宽度为 8bit，原则上每个外部中断可配置的优先级为 0~255，数值越小，优先级越高。但是绝大多数CM3芯片都会精简设计，以致实际上支持的优先级数减少，在F103中，只使用了高 4bit。 用于表达优先级的这 4bit，又被分组成抢占优先级和子优先级。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会 抢占 抢占优先级低的优先得到执行，如果抢占优先级相同，就比较子优先级。如果抢占优先级和子优先级都相同的话，就比较他们的硬件中断编号，编号越小，优先级越高。
2. 优先级分组 优先级的分组由内核外设 SCB 的应用程序中断及复位控制寄存器 AIRCR 的PRIGROUP[10:8]位决定，F103 分为了 5 组，具体如下：主优先级=抢占优先级。 设置优先级分组可调用库函数 NVIC_PriorityGroupConfig() 实现，有关 NVIC 中断相关的库函数都在库文件 misc.c和 misc.h 中。 中断优先级分组库函数 NVIC_PriorityGroupConfig()

/**
 * 配置中断优先级分组：抢占优先级和子优先级
 * 形参如下：
 * @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0bit for 抢占优先级
 * 4 bits for 子优先级
 * @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bit for 抢占优先级
 * 3 bits for 子优先级
 * @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bit for 抢占优先级
 * 2 bits for 子优先级
 * @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bit for 抢占优先级
 * 1 bits for 子优先级
 * @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bit for 抢占优先级
 * 0 bits for 子优先级
* @注意 如果优先级分组为 0，则抢占优先级就不存在，优先级就全部由子优先级控制
 */
 void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
 {
 // 设置优先级分组
 SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}

中断编程

在配置每个中断的时候一般有 3 个编程要点：

1. 使能外设某个中断，这个具体由每个外设的相关中断使能位控制。比如串口有发送完成中断，接收完成中断，这两个中断都由串口控制寄存器的相关中断使能位控制。
2. 初始化 NVIC_InitTypeDef 结构体，配置中断优先级分组，设置抢占优先级和子优先级，使能中断请求。NVIC_InitTypeDef 结构体在固件库头文件 misc.h 中定义。 NVIC初始化结构体

 typedef struct {
 uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
 uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级
 uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级
 FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能
 } NVIC_InitTypeDef;

有关 NVIC 初始化结构体的成员我们一一解释下： 1）NVIC_IROChannel：用来设置中断源，不同的中断中断源不一样，且不可写错，即使写错了程序也不会报错，只会导致不响应中断。具体的成员配置可参考 stm32f10x.h 头文 件里面的 IRQn_Type 结构体定义，这个结构体包含了所有的中断源。 IRQn_Type 中断源结构体

typedef enum IRQn {
 //Cortex-M3 处理器异常编号
NonMaskableInt_IRQn = -14,
MemoryManagement_IRQn = -12,
BusFault_IRQn = -11,
UsageFault_IRQn = -10,
SVCall_IRQn = -5,
DebugMonitor_IRQn = -4,
PendSV_IRQn = -2,
 SysTick_IRQn = -1,
//STM32 外部中断编号
 WWDG_IRQn = 0,
 PVD_IRQn = 1,
 TAMP_STAMP_IRQn = 2,
// 中间部分代码省略，具体的可查看库文件stm32f10x.h
 DMA2_Channel2_IRQn = 57,
 DMA2_Channel3_IRQn = 58,
DMA2_Channel4_5_IRQn = 59
} IRQn_Type;

2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来 确定，具体参考优先级分组真值表 。 3）NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考优先级分组真值表 。 4）NVIC_IRQChannelCmd：中断使能（ENABLE）或者失能（DISABLE）。操作的是 NVIC_ISER 和 NVIC_ICER 这两个寄存器。 3. 编写中断服务函数

在启动文件 startup_stm32f10x_hd.s 中我们预先为每个中断都写了一个中断服务函数，只是这些中断函数都是为空，为的只是初始化中断向量表。实际的中断服务函数都需要我们重新编写，为了方便管理我们把中断服务函数统一写在 stm32f10x_it.c 这个库文件中。关于中断服务函数的函数名必须跟启动文件里面预先设置的一样，如果写错，系统就在中断向量表中找不到中断服务函数的入口，直接跳转到启动文件里面预先写好的空函数，并且在里面无限循环，实现不了中断。

外部中断实例 需求介绍

没按下一次按键，进入中断，LED灯翻转一次。

LED LED.H

#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "stm32f10x.h"
#define LED2_GPIO_PORT     GPIOB                 /* GPIO端口 */
#define LED2_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOB  /* GPIO端口时钟 */
#define LED2_GPIO_PIN      GPIO_Pin_0           /* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define ON  0
#define OFF 1
#define LED2(a) if (a) \
     GPIO_SetBits(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN);\
     else  \
     GPIO_ResetBits(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
/* 直接操作寄存器的方法控制IO */
#define digitalHi(p,i)   {p->BSRR=i;}  //输出为高电平  
#define digitalLo(p,i)   {p->BRR=i;}  //输出低电平
#define digitalToggle(p,i)   {p->ODR ^=i;}  //输出反转状态
#define LED2_TOGGLE     digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
#define LED2_OFF     digitalHi(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
#define LED2_ON      digitalLo(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
//反转
#define   LED2_fanzhuan        {LED2_GPIO_PORT->ODR ^= LED2_GPIO_PIN;}     

LED.C

#include "LED.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
void LED_GPIO_Config(void)
{  
  /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  /*开启LED相关的GPIO外设时钟*/
  RCC_APB2PeriphClockCmd( LED1_GPIO_CLK | LED2_GPIO_CLK | LED3_GPIO_CLK, ENABLE);
  /*选择要控制的GPIO引脚*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED1_GPIO_PIN; 
  /*设置引脚模式为通用推挽输出*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   
  /*设置引脚速率为50MHz */   
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  /*选择要控制的GPIO引脚*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED2_GPIO_PIN;
  /*调用库函数，初始化GPIO*/
  GPIO_Init(LED2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
   

EXTI EXTI.H

#ifndef __EXTI_H
#define __EXTI_H
#include "stm32f10x.h"
//引脚定义
#define KEY1_INT_GPIO_PORT GPIOA
#define KEY1_INT_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA\              
|RCC_APB2Periph_AFIO)
#define KEY1_INT_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
#define KEY1_INT_EXTI_PORTSOURCE GPIO_PortSourceGPIOA
#define KEY1_INT_EXTI_PINSOURCE GPIO_PinSource0
#define KEY1_INT_EXTI_LINE EXTI_Line0
#define KEY1_INT_EXTI_IRQ EXTI0_IRQn
//中断服务函数，名字在启动文件里
#define KEY1_IRQHandler EXTI0_IRQHandler
#define KEY2_INT_GPIO_PORT GPIOC
#define KEY2_INT_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC\
|RCC_APB2Periph_AFIO)
#define KEY2_INT_GPIO_PIN GPIO_Pin_13
#define KEY2_INT_EXTI_PORTSOURCE GPIO_PortSourceGPIOC
#define KEY2_INT_EXTI_PINSOURCE GPIO_PinSource13
#define KEY2_INT_EXTI_LINE EXTI_Line13
#define KEY2_INT_EXTI_IRQ EXTI15_10_IRQn
//中断服务函数，名字在启动文件里
#define KEY2_IRQHandler EXTI15_10_IRQHandler
void EXIT_Key_Config(void);
#endif /* __EXTI_H */

EXTI.C

#include "EXTI.h"
//NVIC配置
static void EXTI_NVIC_Config(void)
{
 //定义一个结构体
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
 /* 配置 NVIC 为优先级组 1 */
 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
 /* 配置中断源：按键 1 */
  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = KEY1_INT_EXTI_IRQ;
 /* 配置抢占优先级：1 */
 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  /* 配置子优先级：1 */
 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
 /* 使能中断通道 */
 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
 NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
 /* 配置中断源：按键 2，其他使用上面相关配置 */
  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = KEY2_INT_EXTI_IRQ;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}
void EXIT_Key_Config(void)
{
 /* 首先使用GPIO_InitTypeDef和EXTI_InitTypeDef结构体定义两个用于GPIO和EXTI初始化配置的变量 
 在使用GPIO之前必须开启GPIO端口的时钟；
 用到EXTI必须开启AFIO时钟*/ 
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
 EXTI_InitTypeDef  EXTI_InitStruct;
  //开始按键的GPIO口的时钟
 RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_INT_GPIO_CLK, ENABLE);
   // 配置 NVIC 中断
 EXTI_NVIC_Config();
 /*                按键1配置              */
 //选择按键用到的GPIO
 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = KEY1_INT_GPIO_PIN;
 //配置为浮空输入
 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  
 GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); 
 //选择EXTI的信号源
 GPIO_EXTILineConfig(KEY1_INT_EXTI_PORTSOURCE, KEY1_INT_EXTI_PINSOURCE); 
 EXTI_InitStruct.EXTI_Line = KEY1_INT_EXTI_LINE;
 //EXTI为中断模式
 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; 
 //上升沿中断
 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
 //使能中断
 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);  
  /*                按键2配置              */
 // 初始化GPIO
 RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY2_INT_GPIO_CLK, ENABLE); 
 //按键用到的GPIO
 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = KEY2_INT_GPIO_PIN;
 //配置为浮空输入
 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  
 GPIO_Init(KEY2_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); 
 //选择EXTI的信号源
 GPIO_EXTILineConfig(KEY2_INT_EXTI_PORTSOURCE, KEY2_INT_EXTI_PINSOURCE);
 EXTI_InitStruct.EXTI_Line = KEY2_INT_EXTI_LINE;
 //EXTI为中断模式
 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; 
 //下降沿触发
 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
 //使能中断
 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); 
}

stm32f10x_it.c

void KEY2_IRQHandler (void)
{
 //确认是否产生 EXTI Line 中断
 if(EXTI_GetITStatus(KEY2_INT_EXTI_LINE) != RESET)
 {
  LED2_fanzhuan;
  EXTI_ClearITPendingBit(KEY2_INT_EXTI_LINE);
 }
}

main.c

#include "stm32f10x.h" 
#include "LED.h"
#include "EXTI.h"
int main(void)
{
 //LED 灯   初始化
 LED_GPIO_Config();
 EXIT_Key_Config(); 
while(1) 
{
}
}

后续

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