STM32外部中断原理与配置

2022-01-12 00:54 jym蒟蒻阅读(961) 评论(0) 编辑收藏举报

STM32-外部中断原理与配置

IO口外部中断原理概述

STM32控制器支持的外部中断/事件请求

中断线	M3	M4	M7
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。		√	√
EXSTI线23：连接到LPTIM1异步事件			√

IO口外部中断

STM32的每个IO都可以作为外部中断输入。

每个外部中断线可以独立的配置触发方式（上升沿，下降沿或者双边沿触发），触发/屏蔽，专用的状态位。

STM32供IO使用的中断线只有16个，但是STM32F系列的IO口多达上百个，STM32F103ZGT6(112),那么中断线怎么跟io口对应呢？

GPIO和中断线映射关系

GPIOx.0映射到EXTI0

GPIOx.1映射到EXTI1

…

GPIOx.14映射到EXTI14

GPIOx.15映射到EXTI15

对于M4/M7，配置寄存器为SYSCFG_EXTIRx

对于M3，配置寄存器为AFIO_EXTICRx

如下图所示，EXTI0[3:0]有4个位，可以配置16个，所以可以从PA0选择到PI0。也就是说16个中断线，最多可以处理16*16个外部引脚的中断。

在这里插入图片描述

可以在手册中找到SYSCFG 外部中断配置寄存器：

在这里插入图片描述

16个中断线就分配16个中断服务函数？

IO口外部中断在中断向量表中只分配了7个中断向量，也就是只能使用7个中断服务函数。

在这里插入图片描述

从表中可以看出，外部中断线5~ 9分配一个中断向量，共用一个服务函数外部中断线10~15分配一个中断向量，共用一个中断服务函数。

中断服务函数列表：

EXTI0_IRQHandler

EXTI1_IRQHandler

EXTI2_IRQHandler

EXTI3_IRQHandler

EXTI4_IRQHandler

EXTI9_5_IRQHandler

EXTI15_10_IRQHandler

IO口外部中断HAL库配置方法

外部中断操作使用到的函数分布文件

stm32fxxx_hal_gpio.h

stm32fxxx_hal_gpio.c

外部中断配置：

外部中断的中断线映射配置和触发方式都是在GPIO初始化函数中完成：

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0; //PA0

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING; //上升沿触发

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;

HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
{
  uint32_t position;
  uint32_t ioposition = 0x00;
  uint32_t iocurrent = 0x00;
  uint32_t temp = 0x00;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));
  assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));
  assert_param(IS_GPIO_PULL(GPIO_Init->Pull));

  /* Configure the port pins */
  for(position = 0; position < GPIO_NUMBER; position++)
  {
    /* Get the IO position */
    ioposition = ((uint32_t)0x01) << position;
    /* Get the current IO position */
    iocurrent = (uint32_t)(GPIO_Init->Pin) & ioposition;

    if(iocurrent == ioposition)
    {
      /*--------------------- GPIO Mode Configuration ------------------------*/
      /* In case of Alternate function mode selection */
      if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD))
      {
        /* Check the Alternate function parameter */
        assert_param(IS_GPIO_AF(GPIO_Init->Alternate));
        /* Configure Alternate function mapped with the current IO */
        temp = GPIOx->AFR[position >> 3];
        temp &= ~((uint32_t)0xF << ((uint32_t)(position & (uint32_t)0x07) * 4)) ;
        temp |= ((uint32_t)(GPIO_Init->Alternate) << (((uint32_t)position & (uint32_t)0x07) * 4));
        GPIOx->AFR[position >> 3] = temp;
      }

      /* Configure IO Direction mode (Input, Output, Alternate or Analog) */
      temp = GPIOx->MODER;
      temp &= ~(GPIO_MODER_MODER0 << (position * 2));
      temp |= ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE) << (position * 2));
      GPIOx->MODER = temp;

      /* In case of Output or Alternate function mode selection */
      if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) ||
         (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_OD) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD))
      {
        /* Check the Speed parameter */
        assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
        /* Configure the IO Speed */
        temp = GPIOx->OSPEEDR; 
        temp &= ~(GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR0 << (position * 2));
        temp |= (GPIO_Init->Speed << (position * 2));
        GPIOx->OSPEEDR = temp;

        /* Configure the IO Output Type */
        temp = GPIOx->OTYPER;
        temp &= ~(GPIO_OTYPER_OT_0 << position) ;
        temp |= (((GPIO_Init->Mode & GPIO_OUTPUT_TYPE) >> 4) << position);
        GPIOx->OTYPER = temp;
      }

      /* Activate the Pull-up or Pull down resistor for the current IO */
      temp = GPIOx->PUPDR;
      temp &= ~(GPIO_PUPDR_PUPDR0 << (position * 2));
      temp |= ((GPIO_Init->Pull) << (position * 2));
      GPIOx->PUPDR = temp;

      /*--------------------- EXTI Mode Configuration ------------------------*/
      /* Configure the External Interrupt or event for the current IO */
      if((GPIO_Init->Mode & EXTI_MODE) == EXTI_MODE)
      {
        /* Enable SYSCFG Clock */
        __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();

        temp = SYSCFG->EXTICR[position >> 2];
        temp &= ~(((uint32_t)0x0F) << (4 * (position & 0x03)));
        temp |= ((uint32_t)(GPIO_GET_INDEX(GPIOx)) << (4 * (position & 0x03)));
        SYSCFG->EXTICR[position >> 2] = temp;

        /* Clear EXTI line configuration */
        temp = EXTI->IMR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->IMR = temp;

        temp = EXTI->EMR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->EMR = temp;

        /* Clear Rising Falling edge configuration */
        temp = EXTI->RTSR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->RTSR = temp;

        temp = EXTI->FTSR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->FTSR = temp;
      }
    }
  }
}

和串口中断一样，HAL库同样提供了外部中断通用处理函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，我们在外部中断服务函数中会调用该函数处理中断。

//中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);//调用中断处理公用函数
}

void EXTI2_IRQHandler(void)
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_2);//调用中断处理公用函数
}

HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数内部通过判断中断来源引脚，最终调用外部中断回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback来处理中断。

void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* EXTI line interrupt detected */
  if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != RESET)
  {
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  }
}

然后找到定义，可以看到HAL_GPIO_EXTI_Callback是一个弱函数

__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  __IO uint32_t tmpreg = 0x00;
  UNUSED(tmpreg); 
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

用户最终编写中断处理回调函数来编写中断处理逻辑

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    switch(GPIO_Pin)
    {
        case GPIO_PIN_0:
            //控制逻辑
            break;
        case GPIO_PIN_2:
            //控制逻辑
            break;
    }
}

外部中断的一般配置步骤：

① 使能IO口时钟。

② 初始化IO口，设置触发方式：HAL_GPIO_Init();

③ 设置中断优先级，并使能中断通道。

④ 编写中断服务函数：函数中调用外部中断通用处理函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler。

⑤ 编写外部中断回调函数：HAL_GPIO_EXTI_Callback;

按键硬件连接

key0按下低电平，松开应该是高电平，所以key0设置为上拉输入，松开的时候高，按下低，所以按下的时候是下降沿，因此就下降沿触发。

在这里插入图片描述

KEY0->PH3 上拉输入，下降沿触发

KEY1->PH2 上拉输入，下降沿触发

KEY2->PC13 上拉输入，下降沿触发

WK_UP->PA0 下拉输入，上升沿触发

IO口外部中断实验

按键KEY0按下：同时控制LED0和LED1翻转。

按键KEY1按下： LED1状态翻转。

按键KEY2按下： LED0翻转。

按键WK_UP按下：控制LED0和LED1互斥点亮。

根据外部中断的配置的五个步骤，可以写出代码：

① 使能IO口时钟。

② 初始化IO口，设置触发方式：HAL_GPIO_Init();

③ 设置中断优先级，并使能中断通道。

④ 编写中断服务函数：函数中调用外部中断通用处理函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler。

⑤ 编写外部中断回调函数：HAL_GPIO_EXTI_Callback;

首先编写exti.h文件：

#ifndef _EXTI_H
#define _EXTI_H
#include "sys.h"


void EXTI_Init(void);


#endif

然后编写exti.c文件

写出里面要用到的函数

#include "exti.h"

void EXTI_Init(void)
{

}
void EXTI0_IRQHandler(void)
{

}
void EXTI2_IRQHandler(void)
{

}
void EXTI3_IRQHandler(void)
{

}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{

}
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{

}

然后进行函数编写，首先是使能IO口时钟、初始化IO口，设置触发方式，然后是设置中断优先级，并使能中断通道

void EXTI_Init(void)
{
    //使能IO口时钟、初始化IO口，设置触发方式
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();           //开启GPIOA时钟
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();           //开启GPIOC时钟
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();           //开启GPIOH时钟
	  GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;            //PA0
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING;      //IT是外部中断 RISING上升沿触发
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;        //下拉
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
    
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_13;           //PC13
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_FALLING;      //下降沿触发
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;          //上拉
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);
    
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,3
    HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
    
    //设置中断优先级，并使能中断通道
	
    	HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);				
		HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,0);			
		
		HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn);				
		HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn,2,1);			
		
		HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);				
		HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn,2,2);			
		
		HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);				
		HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,2,3);		
}

然后在后面编写中断服务函数：函数中调用外部中断通用处理函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler。和编写外部中断回调函数：HAL_GPIO_EXTI_Callback;

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
	HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
}
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
	HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_2);
}
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
	HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_3);
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
	HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_13);
}

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	delay_ms(100);//消抖
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case GPIO_PIN_0://WK_UP
			if(WK_UP==1)
			{
				LED1=!LED1;
				LED0=!LED1;
			}
			
		break;
		case GPIO_PIN_13://KEY2
			if(KEY2==1)
			{
				LED0=!LED0;
			}
		break;
		case GPIO_PIN_2://KEY1
			if(KEY1==1)
			{
				LED1=!LED1;
			}
		break;
		case GPIO_PIN_3://KEY0
			if(KEY0==1)
			{
				LED0=!LED0;
				LED1=!LED1;
			}
		break;
	}
}

然后开始写main函数：

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "exti.h"

int main(void)
{

    HAL_Init();                     //初始化HAL库   
    Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   //设置时钟,180Mhz
    delay_init(180);                //初始化延时函数
    uart_init(115200);              //初始化USART
    LED_Init();                     //初始化LED 
		EXTI_Init();
		while(1)
		{
			printf("OK\r\n");
			delay_ms(1000)
		}
}

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