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[应用相关] STM32学习笔记(九) 外部中断，待机模式和事件唤醒

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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
STM32, 外部中断, 学习笔记, 代码, 控制
学会知识只需要不段的积累和提高，但是如何将知识系统的讲解出来就需要深入的认知和系统的了解。外部中断和事件学习难度并不高，不过涉及到STM32的电源控制部分，还是值得认真了解的，在本文中我将以实际代码为例详细讲解这些内容，希望对每一个阅读者有帮助。
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:18 | 显示全部楼层
1.外部中断

     如果已经学习了SysTick系统时钟滴答实验，掌握了Cortex-M3中断的相关知识，那么外部中断也是比较好理解的，和SysTick中断一样，外部中断也是当有信号触发时，如果中断屏蔽寄存器允许触发，就会产生中断，这时CPU查找中断向量表，找到入口函数，就会正确的执行相关代码，因为外部中断本身就是依托于普通GPIO口的上升沿或者下降沿信号的，所以本例中以按键作为测试外部中断的硬件电路。

　　根据工作原理图：KEY1 ~ PC4;　　KEY2 ~ PB10;

　　　　　　　　　 KEY3 ~ PC13;　 KEY4 ~ PA0;

       其中KEY1,2,3作为外部中断引脚，KEY4作为唤醒引脚，后续会讲解。

      知晓了工作原理图，下面就要确定其对应的中断线号了，这个在参考手册外部中断/事件线路映像章节中有详细的说明，这里截图部分：
893935da92efe3dfb0.png

　　从上面可以看出，不同区域的相同位置的管脚共用同一个中断线号，依次类推，上面的四个管脚分别对应的中断线号为EXIT4， EXIT10， EXIT13，EXIT0，在这里还有个注意点：那就是一个中断线号只能反过来对应一个管脚，这就需要设计外部中断硬件电路时不要重复，如PA0和PB0不能同时设计为外部中断。
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:18 | 显示全部楼层
　了解了这些之后，如果熟悉STM32设计流程的话，那么就知道顺序是：

      1.外部中断管脚GPIO初始化，代码如下：

复制
  1. /****************************************************************
    

  2. * function    : EXTI_GPIO_Config
    


  3. 

  4. * Description : 外部中断触发对应GPIO口配置
    

  5.                 KEY1 PC4  外部中断4
    

  6.                 KEY2 PB10 外部中断10
    

  7.                 KEY3 PC13 外部中断13
    

  8.                 KEY4 PA0  WAKEUP唤醒事件
    


  9. 

  10. * input       : 无
    


  11. 

  12. * output      : 无
    

  13. *****************************************************************/
    

  14. void EXTI_GPIO_Config(void)
    

  15. {
    

  16.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  17.       
    

  18.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB 
    

  19.                            | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); 
    

  20.       
    

  21.   
    

  22.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    

  23.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  24.     
    

  25.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY1_Pin;
    

  26.     GPIO_Init(EXTI_KEY1_Port, &GPIO_InitStructure); 
    

  27.   　GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY1_PortSource, EXTI_KEY1_PinSource);        //将GPIO复用为外部中断触发端口
    

  28.     
    

  29.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY1_Pin;
    

  30.     GPIO_Init(EXTI_KEY2_Port, &GPIO_InitStructure); 
    

  31.     GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY2_PortSource, EXTI_KEY2_PinSource);
    

  32.     
    

  33.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY3_Pin;
    

  34.     GPIO_Init(EXTI_KEY3_Port, &GPIO_InitStructure); 
    

  35.   　GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY3_PortSource, EXTI_KEY3_PinSource);
    

  36.     
    

  37.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
    

  38.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY4_Pin;
    

  39.     GPIO_Init(EXTI_KEY4_Port, &GPIO_InitStructure); 
    

  40.   　GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY4_PortSource, EXTI_KEY4_PinSource);
    

  41. }
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:19 | 显示全部楼层
2.外设EXTI初始化

3.在中断屏蔽寄存器中允许对应中断触发

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  1. /****************************************************************
    

  2. * function    : EXTI_MODE_Config
    


  3. 

  4. * Description : 外部中断触发配置及向量表开启对应中断
    

  5.                 其中KEY1作为中断进入_WFE模式
    

  6.                 KEY2和KEY3作为普通中断点亮对应LED灯
    

  7.                 KEY4作为事件用来唤醒CPU
    


  8. 

  9. * input       : 无
    


  10. 

  11. * output      : 无
    

  12. *****************************************************************/
    

  13. void EXTI_MODE_Config(void)
    

  14. {
    

  15.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    

  16.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    

  17.     
    

  18.     EXTI_DeInit();
    

  19.     
    

  20.     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;        //外部按键触发中断
    

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

  22.     EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                  //外部中断使能
    

  23.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY1_Line;             //外部中断线号4
    

  24.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    

  25.     
    

  26.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY2_Line;             //外部中断线号10
    

  27.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    

  28.     
    

  29.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY3_Line;             //外部中断线号13
    

  30.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    

  31.     
    

  32.     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Event;            //外部按键触发事件
    

  33.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY4_Line;             //外部中断线号0
    

  34.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    

  35.     //PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);                                //PA0作为唤醒引脚使能
    

  36.     
    

  37.     NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x0);               //向量表位于FLASH中，偏移0
    

  38.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    

  39.     
    

  40.     /*在向量表中激活对应的中断线号*/
    

  41.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    

  42.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    

  43.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    

  44.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI_KEY1_IRQn;                  
    

  45.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    

  46.     
    

  47. //    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    

  48. //    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    

  49. //    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;                  
    

  50. //    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    

  51.     
    

  52.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    

  53.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
    

  54.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI_KEY2_3_IRQn;          
    

  55.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    

  56. }
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:19 | 显示全部楼层
4.中断函数处理

     按键PC4对应外部中断入口，因为按键默认高电平，当有按键按下时，就会产生下降沿信号，触发中断，此时CPU就在中断向量表里查询外部中断的入口地址，如PC4对应的入口地址就是void EXTI4_IRQHandler(void) ，开始执行中断中内容，具体实现流程可参考SysTick章节。
复制
  1. /****************************************************************
    

  2. * function       : EXTI4_IRQHandler
    


  3. 

  4. * Description    : 外部中断4入口函数，实现LED点亮以及系统进入_WFE模式
    


  5. 

  6. * input          : 无
    


  7. 

  8. * output         : 无
    

  9. *****************************************************************/
    

  10. void EXTI4_IRQHandler(void)        
    

  11. {
    

  12.     led_light_up(0);
    

  13.     EXTI_ClearFlag(EXTI_Line4);                                      //清除中断线号4
    

  14.     PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFE);    //进入WFE停止低功耗模式 仅事件能唤醒
    

  15.     SystemInit();                                                    //退出STOP模式要初始化时钟，因为睡眠时切换到内部时钟，这里注意，时钟的初始化是放在紧邻进入停止模式后，唤醒后程序马上就接着执行睡眠后面的初始化时钟语句。
    

  16.     LED1_OFF();
    

  17. }
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:20 | 显示全部楼层
在stm32的头文件和启动文件设计中，中断线号10~15共用相同的入口函数，因此需要在中断中进行判断，来确定是那个信号触发了中断。

复制
  1. /****************************************************************
    

  2. * function       : EXTI15_10_IRQHandler
    


  3. 

  4. * Description    : 外部中断10和13共用中断入口，通过触发后状态检查确定
    

  5.                    触发中断的管脚并执行相应代码。
    


  6. 

  7. * input          : 无
    


  8. 

  9. * output         : 无
    

  10. *****************************************************************/
    

  11. void EXTI15_10_IRQHandler(void)   
    

  12. {
    

  13.    ITStatus EXTI10_Status;
    

  14.    ITStatus EXTI13_Status;
    

  15.    EXTI10_Status = EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10);  　　//获得外部中断10的状态
    

  16.    EXTI13_Status = EXTI_GetITStatus(EXTI_Line13);     //获得外部中断13的状态
    

  17. 　　if(EXTI10_Status == SET) 
    

  18. 　　{ 
    

  19. 　　　　led_light_up(1); 
    

  20. 　　} 
    

  21. 　　if(EXTI13_Status == SET) 
    

  22. 　　{ 
    

  23. 　　　　led_light_up(2); 
    

  24. 　　}
    

  25. 　　EXTI_ClearFlag(EXTI_Line10 | EXTI_Line13); /*清除外部中断10或者13的挂起位 */ 
    

  26. }
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:20 | 显示全部楼层
外部中断涉及到的知识并并不多，不过仔细观察上面的代码，就会发现KEY4(PA0)并没有配置为中断，而配置为了事件，且被设置为唤醒引脚，KEY1(PC4)在中断里不只点亮了LED，还调用了PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFE); 这种功能其实很有用，涉及到低功耗和外部事件唤醒，下面我来详细说明。
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:20 | 显示全部楼层
2.外部事件和中断的区别和联系

     外部事件和中断都是由管脚信号触发的，参考下图：

      563535da92f9058883.png

　　这张图可以很直观的看出中断和事件的区别，当外部有信号输入时，如果通过了事件屏蔽寄存器，那么事件信号就进入脉冲触发器，引发一个脉冲信号，直接传递给相应的外设，用于触发，这就是一个纯硬件的过程，理解DMA的应该知道，这个方式不需要CPU参与，但是这也有它的缺点，如功能比较单一，仅能提供信号，不能提供信息，也就是只能产生指定功能的事件。如果通过中断屏蔽寄存器，就被直接送到CPU中，产生中断，如进入上面的入口函数开始处理。从这就可看出，事件是单纯硬件触发执行的过程，与CPU本身设计支持有关，而中断中则可以软件实现各种功能，而低功耗模式和事件唤醒就是stm32支持的事件之一。
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:22 | 显示全部楼层
3.低功耗模式和事件唤醒

   低功耗模式是嵌入式设计用于可移动设备的重要功能，在这种状态下，CPU会关闭时钟，从而降低耗电，延长单次使用时间。

    537925da92fdb7a4ac.png
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 楼主| features 发表于 2019-10-18 11:22 | 显示全部楼层
上面进入的就是停机-低功耗-WFE模式，因此只能由按键4事件唤醒。其实低功耗模式还有待机模式以及睡眠模式，这里并没有使用到，以后如果用到会穿插讲解。中断无法唤醒，另外，当CPU退出停止模式时，会强制切换到内部时钟，因此在进入停止模式后一句要加上SystemInit()重新配置系统时钟，避免时钟改变。

具体代码参考：http://files.cnblogs.com/files/zc110747/7.EXTI_LED.7z
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labasi 发表于 2019-11-14 08:49 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享
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keaibukelian 发表于 2019-11-14 08:52 | 显示全部楼层
在什么低功耗模式下 外部中断可以跳出低功耗呢
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heimaojingzhang 发表于 2019-11-14 09:31 | 显示全部楼层
讲解的很是详细
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guanjiaer 发表于 2019-11-14 09:34 | 显示全部楼层
感谢楼主分享资料
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