第十章 外部中断实验
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第十章 外部中断实验-STM32F4开发指南-正点原子探索者STM32开发板.pdf
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这一章，我们将向大家介绍如何使用STM32F4的外部输入中断。在前面几章的学习中，我们掌握了STM32F4的IO口最基本的操作。本章我们将介绍如何将STM32F4的IO口作为外部中断输入，在本章中，我们将以中断的方式，实现我们在第八章所实现的功能。本章分为如下几个部分： 10.1 STM32F4外部中断简介 10.2 硬件设计 10.3 软件设计 10.4 下载验证 10.1 STM32F4外部中断简介STM32F4的IO口在第六章有详细介绍，而中断管理分组管理在前面也有详细的阐述。这里我们将介绍STM32F4外部IO口的中断功能，通过中断的功能，达到第八章实验的效果，即：通过板载的4个按键，控制板载的两个LED的亮灭以及蜂鸣器的发声。 这章的代码主要分布在固件库的stm32f4xx_exti.h和stm32f4xx_exti.c文件中。 这里我们首先STM32F4 IO口中断的一些基础概念。STM32F4的每个IO都可以作为外部中断的中断输入口，这点也是STM32F4的强大之处。STM32F407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。STM32F407的22个外部中断为： EXTI线0~15：对应外部IO口的输入中断。 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 OTG FS唤醒事件。 EXTI线19：连接到以太网唤醒事件。 EXTI线20：连接到USB OTG HS(在FS中配置)唤醒事件。 EXTI线21：连接到RTC入侵和时间戳事件。 EXTI线22：连接到RTC唤醒事件。 从上面可以看出，STM32F4供IO口使用的中断线只有16个，但是STM32F4的IO口却远远不止16个，那么STM32F4是怎么把16个中断线和IO口一一对应起来的呢？于是STM32就这样设计，GPIO的管教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，以线0为例：它对应了GPIOA.0、GPIOB.0、GPIOC.0、GPIOD.0、GPIOE.0、GPIOF.0、GPIOG.0,GPIOH.0,GPIOI.0。而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上了。下面我们看看GPIO跟中断线的映射关系图：
图10.1.1 GPIO和中断线的映射关系图 接下来我们讲解使用库函数配置外部中断的步骤。 1) 使能IO口时钟，初始化IO口为输入 首先，我们要使用IO口作为中断输入，所以我们要使能相应的IO口时钟，以及初始化相应的IO口为输入模式，具体的使用方法跟我们按键实验是一致的。这里就不做过多讲解。 2) 开启SYSCFG时钟，设置IO口与中断线的映射关系。 接下来，我们要配置GPIO与中断线的映射关系，那么我们首先需要打开SYSCFG时钟。 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);//使能SYSCFG时钟 这里大家一定要注意，只要我们使用到外部中断，就必须打开SYSCFG时钟。 接下来，我们配置GPIO与中断线的映射关系。在库函数中，配置GPIO与中断线的映射关系的函数SYSCFG_EXTILineConfig ()来实现的： void SYSCFG_EXTILineConfig(uint8_t EXTI_PortSourceGPIOx, uint8_t EXTI_PinSourcex); 该函数将GPIO端口与中断线映射起来，使用范例是： SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); 将中断线0与GPIOA映射起来，那么很显然是GPIOA.0与EXTI1中断线连接了。设置好中断 线映射之后，那么到底来自这个IO口的中断是通过什么方式触发的呢？接下来我们就要设置该中断线上中断的初始化参数了。 3) 初始化线上中断，设置触发条件等。 中断线上中断的初始化是通过函数EXTI_Init()实现的。EXTI_Init()函数的定义是： void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct); 下面我们用一个使用范例来说明这个函数的使用： EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line4; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //初始化外设EXTI寄存器 上面的例子设置中断线4上的中断为下降沿触发。STM32的外设的初始化都是通过结构体来设置初始值的，这里就不再讲解结构体初始化的过程了。我们来看看结构体EXTI_InitTypeDef的成员变量： typedef struct { uint32_t EXTI_Line; EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; FunctionalState EXTI_LineCmd; }EXTI_InitTypeDef; 从定义可以看出，有4个参数需要设置。第一个参数是中断线的标号，对于我们的外部中断，取值范围为EXTI_Line0~EXTI_Line15。这个在上面已经讲过中断线的概念。也就是说，这个函数配置的是某个中断线上的中断参数。第二个参数是中断模式，可选值为中断EXTI_Mode_Interrupt和事件EXTI_Mode_Event。第三个参数是触发方式，可以是下降沿触发EXTI_Trigger_Falling，上升沿触发EXTI_Trigger_Rising，或者任意电平（上升沿和下降沿）触发EXTI_Trigger_Rising_Falling，相信学过51的对这个不难理解。最后一个参数就是使能中断线了。 4) 配置中断分组（NVIC），并使能中断。 我们设置好中断线和GPIO映射关系，然后又设置好了中断的触发模式等初始化参数。既然是外部中断，涉及到中断我们当然还要设置NVIC中断优先级。这个在前面已经讲解过，这里我们就接着上面的范例， 设置中断线2的中断优先级。 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn; //使能按键外部中断通道 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; //抢占优先级2， NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02; //响应优先级2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //中断优先级分组初始化 上面这段代码相信大家都不陌生，我们在前面的串口实验的时候讲解过，这里不再讲解。 5) 编写中断服务函数。 我们配置完中断优先级之后，接着我们要做的就是编写中断服务函数。中断服务函数的名字是在MDK中事先有定义的。这里需要说明一下，STM32F4的IO口外部中断函数只有7个，分别为： EXPORT EXTI0_IRQHandler EXPORT EXTI1_IRQHandler EXPORT EXTI2_IRQHandler EXPORT EXTI3_IRQHandler EXPORT EXTI4_IRQHandler EXPORT EXTI9_5_IRQHandler EXPORT EXTI15_10_IRQHandler 中断线0-4每个中断线对应一个中断函数，中断线5-9共用中断函数EXTI9_5_IRQHandler，中断线10-15共用中断函数EXTI15_10_IRQHandler。在编写中断服务函数的时候会经常使用到两个函数，第一个函数是判断某个中断线上的中断是否发生（标志位是否置位）： ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line)； 这个函数一般使用在中断服务函数的开头判断中断是否发生。另一个函数是清除某个中断线上的中断标志位： void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line)； 这个函数一般应用在中断服务函数结束之前，清除中断标志位。 常用的中断服务函数格式为： void EXTI3_IRQHandler(void) { if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!=RESET)//判断某个线上的中断是否发生 { …中断逻辑… EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); //清除LINE上的中断标志位 } } 在这里需要说明一下，固件库还提供了两个函数用来判断外部中断状态以及清除外部状态标志位的函数EXTI_GetFlagStatus和EXTI_ClearFlag，他们的作用和前面两个函数的作用类似。只是在EXTI_GetITStatus函数中会先判断这种中断是否使能，使能了才去判断中断标志位，而EXTI_GetFlagStatus直接用来判断状态标志位。 讲到这里，相信大家对于STM32的IO口外部中断已经有了一定了了解。下面我们再总结一下使用IO口外部中断的一般步骤： 1）使能IO口时钟，初始化IO口为输入。 2）使能SYSCFG时钟，设置IO口与中断线的映射关系。 3）初始化线上中断，设置触发条件等。 4）配置中断分组（NVIC），并使能中断。 5）编写中断服务函数。 通过以上几个步骤的设置，我们就可以正常使用外部中断了。 本章，我们要实现同第八章差不多的功能，但是这里我们使用的是中断来检测按键，还是KEY_UP控制蜂鸣器，按一次叫，再按一次停；KEY2控制DS0，按一次亮，再按一次灭；KEY1控制DS1，效果同KEY2；KEY0则同时控制DS0和DS1，按一次，他们的状态就翻转一次。 10.2 硬件设计本实验用到的硬件资源和第八章实验的一模一样，不再多做介绍了。 10.3 软件设计 由于篇幅问题，软件设计请下载附件观看
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