stm32 中断几个库函数实现过程分析【转】

只看该作者 · 2014-11-28 08:24

前题：
　　闭门造车，两周了，经过各种的思考和求问，反复阅读了<<M3权威指南>>和<<stm32不完全手册>>的相关章节，以及开发板厂商的实验例程，对stm32这块中断终有所悟，是以记之。
　　至于中断的什么优先级，什么优先级分组，使能之类的原理，就不再赘述。这里主要是记载以下如何使用中断，以及中断配置函数的实现过程，其中并叙述我曾经的疑惑和感悟。
　　我的开发板里的中断例程是用按键控制一个灯亮和灭的两个状态。
　　这个例程的实现过程如下描述：

只看该作者 · 2014-11-28 08:27

第一步，将一个I/O口配置成中断输入模式。
　　这里需要注意的是，GPIO本身是没有中断功能神马的。如果硬要使他产生中断输入方式，就得将相应的端口映射到相应的外部事件上去。而其他外设是有中断功能的，直接使能/失能其中断即可，比如USART，直接开启其发送/接收中断，那么USART也就相应的采取中断方式进行工作了。
　　而这一点，是我开始很疑惑的：为啥GPIO口使用中断方式进行工作的时候就必须要映射到外部事件上去，而其他就不呢？百度网友的解惑是：比如USART产生的中断，是没有经过EXTI，而是直接将中断放入了NVIC；但是GPIO它作为中断源，是要经过EXTI的。仔细参看下面两个图，其实就会恍然大悟：

只看该作者 · 2014-11-28 08:28

只看该作者 · 2014-11-28 08:28

只看该作者 · 2014-11-28 08:31

这第一步就是作为输入中断源的I/O口的相关配置，例程库函数如下：

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void BUTTON_Configuration(void)

{

    GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;

    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD , GPIO_PinSource11);

    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD , GPIO_PinSource12);

}

只看该作者 · 2014-11-28 08:31

因为我板子上的例程是按键输入中断，所以函数名字就写的按键配置吧；

3~5行，就是gpio口的普通配置，学习单片机开天辟地，就先是gpio口，这个没啥稀奇的了，没啥可说的了；我的板子上是PD^11,PD^12两个端口作为中断输入的。

8行，注意这个时候，要使能GPIO口的复用时钟功能。

9~10行，就是将PD^11,PD^12映射到外部事件线上去。在keil中跳转到其函数实现中：

只看该作者 · 2014-11-28 08:31

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void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)

{

  uint32_t tmp = 0x00;

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_GPIO_EXTI_PORT_SOURCE(GPIO_PortSource));

  assert_param(IS_GPIO_PIN_SOURCE(GPIO_PinSource));

  

  tmp = ((uint32_t)0x0F) << (0x04 * (GPIO_PinSource & (uint8_t)0x03));

  AFIO->EXTICR[GPIO_PinSource >> 0x02] &= ~tmp;

  AFIO->EXTICR[GPIO_PinSource >> 0x02] |= (((uint32_t)GPIO_PortSource) << (0x04 * (GPIO_PinSource & (uint8_t)0x03)));

}

只看该作者 · 2014-11-28 08:32

5~6行，用库函数的都知道，就是两个宏定义，起到的作用是对相关的数据神马的进行正确性检查。

8行，GPIO_PinSource这个是外面BUTTON_Configuration()调用GPIO_EXTILineConfig()时传的参数。可能都不知道8行这个式子为啥要这么写。先看看我例程中是如何传的参：

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GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD , GPIO_PinSource11);

也即是GPIO_PinSource <==>GPIO_PinSource11；那么GPIO_PinSource11是个什么东西呢：官方库已经这样定义了：

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#define GPIO_PinSource11           ((uint8_t)0x0B)

只看该作者 · 2014-11-28 08:33

如果按照我的例程，8行这个式子中，tmp == 0x0F << (0x04 *(0x0B & 0x03)==>tmp = 0x0F000;先不管这个数字是个啥意思，反正它就是个数字，它其实是为了第9行寄存器的值服务的-->既然如此，如果用寄存器写的话，我可以直接给寄存器某个值，何必要山路十八弯呢？当然，库函数，是有通用性的，就像一个数学公式的作用。

9行：AFIO_EXTICR：外部事件控制<配置>寄存器。在数据手册中显示，有4个，它们分别对应的是各个外部事件exit_x<x = 0~15>。每个寄存器对应4个外部事件，于是4x4 = 16。，注意数据手册中的编号是从1开始的，而不是0开始的；但是，MDK中是0~3的。于是这里把相关值带进来一看，第九行其实就变成了如下式子:

AFIO->EXTICR[GPIO_PinSource >> 0x02] &= ~tmp;
AFIO->EXTICR[2] &= ~0xF000;==>AFIO->EXTICR[2] &= 0x0FFF;
什么意思？不就是将这个寄存器的第12~15清零吗？不就是将数据手册中第AFIO_EXTICR3寄存器的12~15清零么？再次注意：该寄存器在MDK中是0~3的，数据手册中的编号是从1开始的，而不是0开始的；

这个样，9行以前的一切的操作，就是为了给该寄存器的某个位进行清零嘛，至于具体清哪一位，还得看你映射到哪一位。
10行：引脚选择了，现在就选择这个引脚是哪个端口的，我的是D端口，那么按照官方对D端口的定义如下：

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#define GPIO_PortSourceGPIOD       ((uint8_t)0x03)

AFIO->EXTICR[2] |= 0x03 << 12;查看数据手册，恰好是设置成了D口的第11号端子上嘛。

只看该作者 · 2014-11-28 08:33

于是第一步总结是：

1)外部事件寄存器相关位清零；

2)设置输入端子的编号

3)设置端口编号

注：一共有A~G个端口嘛，而每个端口上又有N多端子，这个参看GPIo那章数据手册。

只看该作者 · 2014-11-28 08:34

悟出：库函数确实方便，具有公式效应，但山路十八弯，在这里，该例程中，要实现该功能，用寄存器，就两条语句嘛：

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1 AFIO->EXTICR[2] &= 0x0FFF;

2 AFIO->EXTICR[2] |= 0x03 << 12;

1行：12~15清零

2行：0x03：表示是PD端口 ;0x03 << 12：表示在AFIO_EXTICR寄存器中的第12位开始写入0x03这个值，而括号中的2，说明是第三个寄存器，这样一组合，恰好就是PD^11了.描述起来一长串，如果看对照个看数据手册的话，就一目了然了。而这里唯一会让人凌乱的是：这个寄存器在数据手册上的编号和MDK中的编号不一致。自己在细读了<<stm32不完全手册>>才发现这个问题，开始可是百思不得其解呀。

只看该作者 · 2014-11-28 08:34

总结下第一步要做的事情：

1）初始化I/O口为输入；

2）开启I/O复用时钟，并设置外部事件映射关联。

只看该作者 · 2014-11-28 08:34

接下来是第二步：

　　第一步是将外部GPIO口映射到某外部事件上去。那么接下来，就该对该外部事件进行配置了，包括外部事件线路的选择、触发条件、使能。这里需要理解清楚的是，GPIO口和外部事件是各自独立的，它们并不是一体的---详细理解第一步，将GPIO口映射到某外部事件，可以看出GPIO和外部事件这个东西是两个不同的东西，在这里，GPIO的映射，无非就是GPIO口搭了外部事件的一趟顺风车。也所以，外部事件依然是要配置和使能的，不能说，将GPIO口映射到外部事件就可以产生中断了。

　　接下来看看例程中外部事件的配置函数：

只看该作者 · 2014-11-28 08:35

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void EXTI_Configuration(void)

{

    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

    /*PD11外部中断输入*/

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line11; 

    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;

    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd    = ENABLE;

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    

    /*PD12外部中断输入*/

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line12;

    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;

    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd    = ENABLE; 

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

}

只看该作者 · 2014-11-28 08:35

可以看出，5~8；12~15行，无非就是在填充一个接头体。而真正实在的是9、16行：它们是外部事件初始化函数，把前面填充的结构体地址作为参数，传进EXTI_INit()。

在MDK中右键EXTI_Init()跳转到该函数的实现中去，代码如下：

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void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct)

{

  uint32_t tmp = 0;



  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_EXTI_MODE(EXTI_InitStruct->EXTI_Mode));

  assert_param(IS_EXTI_TRIGGER(EXTI_InitStruct->EXTI_Trigger));

  assert_param(IS_EXTI_LINE(EXTI_InitStruct->EXTI_Line));  

  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(EXTI_InitStruct->EXTI_LineCmd));



  tmp = (uint32_t)EXTI_BASE;

     

  if (EXTI_InitStruct->EXTI_LineCmd != DISABLE)

  {

    /* Clear EXTI line configuration */

    EXTI->IMR &= ~EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

    EXTI->EMR &= ~EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

    

    tmp += EXTI_InitStruct->EXTI_Mode;



    *(__IO uint32_t *) tmp |= EXTI_InitStruct->EXTI_Line;



    /* Clear Rising Falling edge configuration */

    EXTI->RTSR &= ~EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

    EXTI->FTSR &= ~EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

    

    /* Select the trigger for the selected external interrupts */

    if (EXTI_InitStruct->EXTI_Trigger == EXTI_Trigger_Rising_Falling)

    {

      /* Rising Falling edge */

      EXTI->RTSR |= EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

      EXTI->FTSR |= EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

    }

    else

    {

      tmp = (uint32_t)EXTI_BASE;

      tmp += EXTI_InitStruct->EXTI_Trigger;



      *(__IO uint32_t *) tmp |= EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

    }

  }

  else

  {

    tmp += EXTI_InitStruct->EXTI_Mode;



    /* Disable the selected external lines */

    *(__IO uint32_t *) tmp &= ~EXTI_InitStruct->EXTI_Line;

  }

}

只看该作者 · 2014-11-28 08:36

第11行，就是存储了一个地址值。可以先看看它们是怎么定义的：

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1 #define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000) /*!< Peripheral base address in the alias region */

2 #define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)

3 #define EXTI_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x0400)

只看该作者 · 2014-11-28 08:36

如果对stm32框架掌握的足够熟悉，这里一眼便知端倪：GPIO口是挂在APB2上的，APB2是连在AHB总线上的，AHB再连到总线矩阵上的，环环相套，牵一发而动全身。附图如下：

只看该作者 · 2014-11-28 09:01

第16行、17行，分别是EXTI_IMR中断事件屏蔽寄存器和外部事件屏蔽寄存器，相应的位为0的时候，它们屏蔽相应线上的中断/事件请求。带入例程中的值算算

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1 #define EXTI_Line11      ((uint32_t)0x00800)  /*!< External interrupt line 11 */

2 #define EXTI_Line12      ((uint32_t)0x01000)  /*!< External interrupt line 12 */

先将事件11的值带入下面两个式子，换算如下：

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1     EXTI->IMR &= ~0x00800;

2     EXTI->EMR &= ~0x00800;

只看该作者 · 2014-11-28 09:01

表示，将寄存器EXTI_IMR的11位清零，将EXTI_EMR的11位清零<下标从0开始>--意思是，将先关闭11号线上的中断/事件请求功能：有个原则是，在配置某一线上的中断或者事件之前，先将该线上的中断/事件清零，官方库写的比较严谨，所以这里先清零。那意思是，接下来就该对该线上的中断/事件进行配置了。

且看上面外部事件初始化函数中的31行和32行，EXTI_RTSR是上升沿边沿触发寄存器，EXTI_FTSR是下降沿边沿触发器，这里一看便知，是在配置边沿触发模式：边沿触发分3类--上、下、随便。当然，在配置边沿触发的时候，边沿触发器相应的位也应该清零，这在该函数的24、25行已经体现出来了。

只看该作者 · 2014-11-28 09:02

另外注意模式的配置，看该函数中的19行：

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1 tmp += EXTI_InitStruct->EXTI_Mode;

这个式子的表达的意思，接上文是：

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tmp = (uint32_t)EXTI_BASE + EXTI_InitStruct->EXTI_Mode;

司马昭知心，路人皆知：就是某个地址加上一个值后，这个地址也就变成了另外一个地址了。但为啥要这么做呢？