STM32F4xx 中断机制

发表于 2023-10-18 15:44

第四部分中断机制
一、中断
中断响应： CPU指令执行过程中，被“紧急”事件打断。

中断处理：停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序。

中断返回：处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

二、ARM Cortex M4中断机制
中断控制器IC“通知”MCU,有“事”（中断事件）啦,MCU会停止正在做的程序事件，转而中断处理。

M4给不同的事件(中断),一个唯一的中断编号(为了区分不同的中断事件)。当不同的中断事件产生时，MCU作不同的处理。

发表于 2023-10-18 15:45

中断向量表

发表于 2023-10-18 15:45

产生中断后，CPU到指定的地址取中断处理函数的函数指针，然后去执行中断响应函数。

发表于 2023-10-18 15:45

中断处理函数
在STM32F407的汇编启动文件中startup_stm32f40xx.s规定了每一个中断函数的固定的名字。

发表于 2023-10-18 15:45

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__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack

                DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler

                DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler

                DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler

                DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler

                DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler

                DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler

                DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler

                DCD     0                          ; Reserved

                DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler

                DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler



                ; External Interrupts

                DCD     WWDG_IRQHandler                   ; Window WatchDog                                        

                DCD     PVD_IRQHandler                    ; PVD through EXTI Line detection                        

                DCD     TAMP_STAMP_IRQHandler             ; Tamper and TimeStamps through the EXTI line            

                DCD     RTC_WKUP_IRQHandler               ; RTC Wakeup through the EXTI line                       

                DCD     FLASH_IRQHandler                  ; FLASH                                           

                DCD     RCC_IRQHandler                    ; RCC                                             

                DCD     EXTI0_IRQHandler                  ; EXTI Line0                                             

                DCD     EXTI1_IRQHandler                  ; EXTI Line1                                             

                DCD     EXTI2_IRQHandler                  ; EXTI Line2                                             

                DCD     EXTI3_IRQHandler                  ; EXTI Line3                                             

                DCD     EXTI4_IRQHandler                  ; EXTI Line4                                             

                DCD     DMA1_Stream0_IRQHandler           ; DMA1 Stream 0                                   

                DCD     DMA1_Stream1_IRQHandler           ; DMA1 Stream 1                                   

                DCD     DMA1_Stream2_IRQHandler           ; DMA1 Stream 2                                   

                DCD     DMA1_Stream3_IRQHandler           ; DMA1 Stream 3                                   

                DCD     DMA1_Stream4_IRQHandler           ; DMA1 Stream 4                                   

                DCD     DMA1_Stream5_IRQHandler           ; DMA1 Stream 5                                   

                DCD     DMA1_Stream6_IRQHandler           ; DMA1 Stream 6                                   

                DCD     ADC_IRQHandler                    ; ADC1, ADC2 and ADC3s                            

                DCD     CAN1_TX_IRQHandler                ; CAN1 TX                                                

                DCD     CAN1_RX0_IRQHandler               ; CAN1 RX0                                               

                DCD     CAN1_RX1_IRQHandler               ; CAN1 RX1                                               

                DCD     CAN1_SCE_IRQHandler               ; CAN1 SCE                                               

                DCD     EXTI9_5_IRQHandler                ; External Line[9:5]s                                    

                DCD     TIM1_BRK_TIM9_IRQHandler          ; TIM1 Break and TIM9                   

                DCD     TIM1_UP_TIM10_IRQHandler          ; TIM1 Update and TIM10                 

                DCD     TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQHandler     ; TIM1 Trigger and Commutation and TIM11

                DCD     TIM1_CC_IRQHandler                ; TIM1 Capture Compare                                   

                DCD     TIM2_IRQHandler                   ; TIM2                                            

                DCD     TIM3_IRQHandler                   ; TIM3                                            

                DCD     TIM4_IRQHandler                   ; TIM4                                            

                DCD     I2C1_EV_IRQHandler                ; I2C1 Event                                             

                DCD     I2C1_ER_IRQHandler                ; I2C1 Error                                             

                DCD     I2C2_EV_IRQHandler                ; I2C2 Event                                             

                DCD     I2C2_ER_IRQHandler                ; I2C2 Error                                               

                DCD     SPI1_IRQHandler                   ; SPI1                                            

                DCD     SPI2_IRQHandler                   ; SPI2                                            

                DCD     USART1_IRQHandler                 ; USART1                                          

                DCD     USART2_IRQHandler                 ; USART2                                          

                DCD     USART3_IRQHandler                 ; USART3                                          

                DCD     EXTI15_10_IRQHandler              ; External Line[15:10]s                                  

                DCD     RTC_Alarm_IRQHandler              ; RTC Alarm (A and B) through EXTI Line                  

                DCD     OTG_FS_WKUP_IRQHandler            ; USB OTG FS Wakeup through EXTI line                        

                DCD     TIM8_BRK_TIM12_IRQHandler         ; TIM8 Break and TIM12                  

                DCD     TIM8_UP_TIM13_IRQHandler          ; TIM8 Update and TIM13                 

                DCD     TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQHandler     ; TIM8 Trigger and Commutation and TIM14

                DCD     TIM8_CC_IRQHandler                ; TIM8 Capture Compare                                   

                DCD     DMA1_Stream7_IRQHandler           ; DMA1 Stream7                                           

                DCD     FSMC_IRQHandler                   ; FSMC                                            

                DCD     SDIO_IRQHandler                   ; SDIO                                            

                DCD     TIM5_IRQHandler                   ; TIM5                                            

                DCD     SPI3_IRQHandler                   ; SPI3                                            

                DCD     UART4_IRQHandler                  ; UART4                                           

                DCD     UART5_IRQHandler                  ; UART5                                           

                DCD     TIM6_DAC_IRQHandler               ; TIM6 and DAC1&2 underrun errors                   

                DCD     TIM7_IRQHandler                   ; TIM7                   

                DCD     DMA2_Stream0_IRQHandler           ; DMA2 Stream 0                                   

                DCD     DMA2_Stream1_IRQHandler           ; DMA2 Stream 1                                   

                DCD     DMA2_Stream2_IRQHandler           ; DMA2 Stream 2                                   

                DCD     DMA2_Stream3_IRQHandler           ; DMA2 Stream 3                                   

                DCD     DMA2_Stream4_IRQHandler           ; DMA2 Stream 4                                   

                DCD     ETH_IRQHandler                    ; Ethernet                                        

                DCD     ETH_WKUP_IRQHandler               ; Ethernet Wakeup through EXTI line                      

                DCD     CAN2_TX_IRQHandler                ; CAN2 TX                                                

                DCD     CAN2_RX0_IRQHandler               ; CAN2 RX0                                               

                DCD     CAN2_RX1_IRQHandler               ; CAN2 RX1                                               

                DCD     CAN2_SCE_IRQHandler               ; CAN2 SCE                                               

                DCD     OTG_FS_IRQHandler                 ; USB OTG FS                                      

                DCD     DMA2_Stream5_IRQHandler           ; DMA2 Stream 5                                   

                DCD     DMA2_Stream6_IRQHandler           ; DMA2 Stream 6                                   

                DCD     DMA2_Stream7_IRQHandler           ; DMA2 Stream 7                                   

                DCD     USART6_IRQHandler                 ; USART6                                           

                DCD     I2C3_EV_IRQHandler                ; I2C3 event                                             

                DCD     I2C3_ER_IRQHandler                ; I2C3 error                                             

                DCD     OTG_HS_EP1_OUT_IRQHandler         ; USB OTG HS End Point 1 Out                      

                DCD     OTG_HS_EP1_IN_IRQHandler          ; USB OTG HS End Point 1 In                       

                DCD     OTG_HS_WKUP_IRQHandler            ; USB OTG HS Wakeup through EXTI                         

                DCD     OTG_HS_IRQHandler                 ; USB OTG HS                                      

                DCD     DCMI_IRQHandler                   ; DCMI                                            

                DCD     CRYP_IRQHandler                   ; CRYP crypto                                     

                DCD     HASH_RNG_IRQHandler               ; Hash and Rng

                DCD     FPU_IRQHandler                    ; FPU

                                         

__Vectors_End

发表于 2023-10-18 15:45

void ***_isr(void)
void EXTI0_IRQHandler(void){}

发表于 2023-10-18 15:46

说明：

无返回无入口参数
普通函数申明定义调用（主动）但是中断响应函数 CPU被动调用
中断响应函数的函数名必须和中断向量表中的一致

发表于 2023-10-18 15:46

STM32F4xx 中断管理
任何中断产生到CPU响应，都要经过两个阶段：

发表于 2023-10-18 15:46

1. 中断源的控制
中断源：产生中断的设备。

设备要能够产生中断，必须有一根中断请求线(IRQ Line)，而且这根中断请求线，必须连到嵌套中断控制器(NVIC，(Nested Vectored Interrupt Controller))

发表于 2023-10-18 15:47

2. 中断控制器的控制 NVIC
对所有的中断输入引脚进行管理和控制，给CPU内核一个中断信号，通知CPU某设备产生中断。

一个设备产生了中断首先要经过　“中断源”这一级，“中断源”可以屏蔽或使能中断(disable/enable 自己的中断)，即便是外部电路上产生了一个“事件”，中断源可以不向它上一级NVIC(中断控制器)报告。若“报告”：在NVIC的输入引脚上产生一个“跳变”。

中断控制器(NVIC)它也可以控制中断，它在收到外设的中断信号后，也可以选择enable/disable这个中断，意思是，它可以选择向它的上一级(CPU)报告或不报告。

发表于 2023-10-18 15:48

四、STM32F4XX 外部中断
异常： CPU产生的，如：指令错误

中断：外设（出CPU以外的设备）产生（UART I2C TIM GPIO）

外部中断：指GPIO的外部电路上产生的中断 (如按键中断)

EXTI： external interrupt 外部中断

STM32F4的中断控制器支持23个外部中断/事件请求（EXTI0-EXTI22）

EXTI线0~15：对应外部IO口的输入中断如：GPIOx.1映射到EXTI1

注意：一条中断线的在同一时间只能被一个IO口映射。

例子：S1-KEY0—PA0 —EXTI0–NVIC–CPU-EXTI0_IRQHandler

发表于 2023-10-18 15:49

GPIO外部中断的路线图

外部电路变化 -> 引脚电平变化 -> GPIO控制器 -> SYSCFG选择器-> EXTI外部中断控制器 -> NVIC中断控制器 -> CPU(Cortex M4)

GPIO控制器：配置引脚为输入模式…

SYSCFG选择器：选择GPIO引脚作为EXTIn的输入引脚

EXTI外部中断控制器：边沿选择中断屏蔽…

发表于 2023-10-18 15:50

外部中断的代码实现
0. 按键原理图
首先查看按键原理图：

可知：KEY0 -> PA0 -> EXTI0 -> NVIC -> CPU EXTI0_IRQHandler

KEY1 -> PE2 -> EXTI2 -> NVIC -> CPU EXTI2_IRQHandler

KEY2 -> PE3 -> EXTI3 -> NVIC -> CPU EXTI3_IRQHandler

KEY3 -> PE4 -> EXTI4 -> NVIC -> CPU EXTI4_IRQHandler

发表于 2023-10-18 15:50

按下输出低电平，松开输出高电平，如果要按下检测电路，即选择下降沿选择寄存器

发表于 2023-10-18 15:50

1. 中断源的控制
GPIO控制器的配置

时钟使能：RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_Init 配置(input mode)

GPIO_InitTypeDef p;
p.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; //输入模式
p.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽
p.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //引脚编号
p.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; //无上拉、无下拉
p.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速率50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &p); //初始化
p.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
GPIO_Init(GPIOE, &p);

发表于 2023-10-18 15:50

SYSCFG选择器的配置

时钟使能：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);

选择相应的GPIO引脚作为外部中断的输入引脚：

SYSCFG_EXTILineConfig用来选择相应的GPIO引脚作为外部中断的输入引脚

void SYSCFG_EXTILineConfig(uint8_t EXTI_PortSourceGPIOx, uint8_t EXTI_PinSourcex);

EXTI_PortSourceGPIOx：选择GPIO口分组如：EXTI_PortSourceGPIOA
EXTI_PinSourcex：选择引脚的编号如：EXTI_PinSource0
例子：SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA,EXTI_PinSource0);

发表于 2023-10-18 15:50

EXTI外部中断控制器的配置

EXTI_Init用来配置EXTI外部中断控制器(边沿选择、中断屏蔽，……)

发表于 2023-10-18 15:51

void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

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/** 

  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  EXTI Init Structure definition  

  */

typedef struct

{

  uint32_t EXTI_Line;               /*!< Specifies the EXTI lines to be enabled or disabled.

                                         This parameter can be any combination value of [url=home.php?mod=space&uid=144993]@ref[/url] EXTI_Lines */

   

  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;       /*!< Specifies the mode for the EXTI lines.

                                         This parameter can be a value of @ref EXTIMode_TypeDef */



  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; /*!< Specifies the trigger signal active edge for the EXTI lines.

                                         This parameter can be a value of @ref EXTITrigger_TypeDef */



  FunctionalState EXTI_LineCmd;     /*!< Specifies the new state of the selected EXTI lines.

                                         This parameter can be set either to ENABLE or DISABLE */ 

}EXTI_InitTypeDef;

发表于 2023-10-18 15:51

/**
  * @brief  EXTI mode enumeration
  */
typedef enum
{
  EXTI_Mode_Interrupt = 0x00,
  EXTI_Mode_Event = 0x04
}EXTIMode_TypeDef;

发表于 2023-10-18 15:51

/**
  * @brief  EXTI Trigger enumeration
  */
typedef enum
{
  EXTI_Trigger_Rising = 0x08, //上升沿指某个点的电位由低电位变成高电位的瞬间
  EXTI_Trigger_Falling = 0x0C,    //下降沿指某个点的电位由高电位变成低电位的瞬间
  EXTI_Trigger_Rising_Falling = 0x10  //双边沿两个状态都可以
}EXTITrigger_TypeDef;

[STM32F4] STM32F4xx 中断机制

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