STM32的外部中断管理

2万 · 2021-11-16 12:31

STM32的每个IO都可以作为外部中断输入。以STM32F429为例，它的中断控制器支持 22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。通常供IO口使用的中断线只有16个：EXTI线0~15：对应外部IO口的输入中断。但是有些MCU的IO口却远远不止16个，那么MCU是怎么把16个中断线和IO口一一对应起来的呢？

在STM32上是这样设计的，GPIO的引脚 GPIOx.0-GPIOx.15(x=A,B,C,D,E,F,G,H,I)分别对应中断线0~15。这样每个中断线对应了最多9个IO口。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。GPIO跟中断线的映射关系图如下：

2万 · 2021-11-16 12:34

2万 · 2021-11-16 12:36

除了上图看到IO与各中断线的对应关系，其它一些中断线也比较常用，如：

EXTI线16连接到PVD输出

EXTI线17连接到RTC闹钟事件

EXTI线18连接到USB唤醒事件

EXTI线19连接到以太网唤醒事件(只适用于互联型产品)等

对于不同型号的STM32来说可能会略有差异，但用法基本一致。

中断事件在不同应用场景也各不相同，比如下面一些常见的中断方式：

1.通过配置上升沿/下降沿触发选择寄存器选择边沿检测电路所要检测的边沿跳变。

2.边沿检测电路根据输入线是否有相应的边沿跳变，检测到则输出信号1，否则输出信号0。

3.通过一个或门，或门以边沿检测电路、软件中断事件寄存器(中断事件可以通过软件产生)作为输入。两者之一有一个产生信号1，或门就输出信号1。

下面来看一下在应用程序中如何来使用这些中断事件，为了更加直观明了这里使用标准库代码为例，演示如何来做一个按键。

首先，初始化一个IO口是必不可少的。

2万 · 2021-11-16 12:36

void KEY_Init(void)

{

   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PA端口时钟

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;       //端口配置

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入

   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);          //根据设定参数初始化GPIOC

}
接下来要打开IO口的复用功能：使能EXTI外设对应的时钟。注意：当使用EXTI外设时，使能的是AFIO时钟，而不是EXTI外设时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

完成上面步骤后，后面需要把中断线和对应的IO口关联上。打开库gpio.h文件，可以看到GPIO_PinSource0到GPIO_PinSource15顺序定义，可对应每一个GPIO。

利用GPIO_EXTILineConfig()将EXTI线0连接到端口GPIOA的第0个针脚上：

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);

下面初始化EXTI。打开库exti.h文件，可以看到所定义的各中断线：

typedef enum

{

   EXTI_Mode_Interrupt = 0x00,  //中断触发

   EXTI_Mode_Event = 0x04    //事件触发

}EXTIMode_TypeDef;

typedef enum

{

   EXTI_Trigger_Rising = 0x08,    //上升沿触发

   EXTI_Trigger_Falling = 0x0C,    //下降沿触发

   EXTI_Trigger_Rising_Falling = 0x10 //高低电平触发

}EXTITrigger_TypeDef;

#define EXTI_Line0    ((uint32_t)0x00001)

#define EXTI_Line1    ((uint32_t)0x00002)

……

#define EXTI_Line18    ((uint32_t)0x40000)

#define EXTI_Line19    ((uint32_t)0x80000)

EXIT初始化代码如下：

void exti_Init(void)

{

   EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //外部中断，需要使能AFIO时钟

   GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0); //将EXTI线连接到对应的IO端口上

   EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; //常用的就是EXTI_Line0-EXTI_Line015负责gpio管脚的那几个

   EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

   EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;    //下降沿触发

   EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;          //中断线使能

   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);                      //初始化中断

}

2万 · 2021-11-16 13:04

至此外部中断就已经完成，但这还不能结束。有中断，就要有中断优先级NVIC，不然同时来几个中断那应该先执行哪个呢？我们可以看一下优先级的定义。

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。在STM32F4中，只使用了高4bit，就是每个外部中断可配置的优先级为0-15。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（也叫响应优先级）。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会比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。

NVIC_PriorityGroupConfig有两种分组：NVIC_PriorityGroup_4和NVIC_PriorityGroup_2

如果是第一种，那系统就分配了4位抢占优先级，0位响应优先级，同等优先级的情况下先发生就先执行。

如果是第二种，系统就分配了2位抢占优先级，2位响应优先级，那么当两个中断同时发生的时候就会首先响应外部中断2，因为外部中断2子优先级高于外部中断1的子优先级，数值越小优先级越高。配置示例如下：

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;       //使能外部中断通道

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //抢占优先级2 因为为分组为4 这里可以设置为0-3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;    //响应优先级0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

由上面我们可以看到，每个IO口与中断线要对应起来，除此之外还要对应中断函数，在库函数EXTI0_IRQn,EXTI1_IRQn,EXTI2_IRQn,EXTI3_IRQn,EXTI4_IRQn,EXTI9_5_IRQn（EXTI5-EXTI9都对应这个中断）,EXTI15_10_IRQn（EXITI10-EXTI15都对应这个中断函数）。如STM32F4在stm32f4xx.h中用了一个枚举结构体包含了这些中断通道。

到此， STM32中断管理的内容也大致介绍完了，后面再完整的给出中断配置代码，这样也更为直观方便，相信大家结合代码再回想前面的内容，对外部中断有更好的理解。

2万 · 2021-11-16 13:05

void key_exti_init(void)

{

   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

   EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //外部中断，需要使能AFIO时钟

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PA端口时钟

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;          //端口配置

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;    //上拉输入

   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化GPIOA

   //注意：如果配置的针脚是0号，那么参数必须是GPIO_PinSource0 如果配置的针脚是3号，那么参数必须是GPIO_PinSource3

   GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);//将EXTI线连接到对应的IO端口上

   //注意：如果配置的0号针脚，那么EXTI_Line0是必须的如果配置的针脚是3号，那么参数必须是EXTI_Line3

   EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; //常用的就是EXTI_Line0-EXTI_Line015负责gpio管脚的那几个

   EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

   EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发

   EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);    //初始化中断

   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

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; //使能外部中断通道

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //抢占优先级2 因为为分组为2 这里可以设置为0-3

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //响应优先级0

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道

   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

}