NVIC、EXIT学习

外部中断的概述

1. 中断的概念

  • 中断指的是CPU来处理和响应外部发生的异常，中断也就意味着打断，比如打断正在做的事，然后去处理一个紧急的事，处理完成后在继续做刚才没做完的事。
  • 注意：中断是允许嵌套的！

2. 中断源分析

中断源指的是中断发生的源头，中断源在内核中已经定义好了，中断源也称为向量表，向量表在STM32F4中文参考手册参考。

  • 中断源

Cortex-M4内核一共支持256个中断，其中有16个内核中断，240个外部中断，只不过对于STM32F407系列来说，只用到了一部分，包含了10个内核中断（不可屏蔽中断，无法通过软件进行控制）、82个外部中断（可屏蔽中断，可以通过软件进行控制）。

3. NVIC的概述

  • NVIC指的是嵌套向量中断控制器，属于内核中的外设，作用是管理所有的中断，比如中断的使能或失能、中断的优先级.....。

  • 不管是Cortex A系列还是Cortex M系列的内核内部均有NVIC，通过NVIC来管理内核异常和外部异常。

4. 中断的使能与失能

  • NVIC管理中断通道的打开与关闭，可以把NVIC理解为所有中断的开关，想要使用中断发送中断请求，就必须提前打开中断的通道。关于NVIC的使用都存储在一个结构体中，这个结构体和NVIC的函数接口都定义在misc.c和misc.h中。
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5. 中断的优先级设置

  • NVIC利用4bit的优先级来管理所有的中断通道，STM32中断的优先级分为两种：抢占式优先级（主优先级） + 响应式优先级（子优先级），每种都有16个优先级（0~15），数字越小，优先级越高。

  • 意义：如果同时发生多个中断请求，但是又不能同时处理，就根据中断请求的优先级来处理和响应中断。

抢占优先级（主优先级）：抢占优先级高的中断可以打断正在执行的抢占优先级低的中断！！！
响应优先级（子优先级）：在同时发生多个中断的情况下，响应优先级高的中断可先执行！！！

(1) 抢占优先级高的中断可以打断正在执行的抢占优先级低的中断
(2) 抢占优先级相同的中断同时发生，响应优先级高的中断先执行
(3) 抢占优先级相同的多个中断发生，响应优先级高的中断不能打算响应优先级低的中断
(4) 抢占优先级和响应优先级相同的多个中断同时发生，则按照向量表的中断编号来执行
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  • 为了方便用户管理和响应中断，NVIC可以对中断优先级进行分组，这样用户可以方便配置
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  • 注意：该函数必须在主程序的入口进行调用，并且整个项目应该只调用一次，因为设置好优先级分组之后就不应该随意更改分组，否则中断管理比较混乱。

EXTI外设的基本原理与应用

基本概念

  • EXTI指的是外部中断/事件控制器，一共有23个，每个都有一个内部的边沿检测器，可以检测上升沿或者下降沿，每根线都可以产生事件或者中断。

  • 注意：每个GPIO引脚都可以配置为外部中断，但是和GPIO相关的外部中断线一共有16根，分别为EXTI0~EXTI15。

基本原理

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  • 思考：STM32F407系列有114个GPIO口，那如何和外部中断线进行关联？通过映射的方式

  • 注意：STM32F407所有IO口都可以设置为外部中断，但是必须把GPIO引脚配置为输入模式。

程序设计

  1. 把EXTI外设的源文件以及SYSCFG外设的源文件添加到项目工程中，
  1. 参考ST公司提供的外设的源文件的开头的注释以及参数ST公司提供的关于外设的例程
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  1. 打开GPIOA端口时钟以及SYSCFG外设时钟（映射）！
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  1. 配置GPIOA端口PA0引脚的模式为输入模式，因为需要利用该引脚检测外部事件，如下
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  1. 利用SYSCFG外设的寄存器对GPIOA端口的引脚PA0以及EXTI0建立映射关系（自动建立）
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  1. 定义EXTI外设的结构体变量，对结构体成员进行初始化（编号+模式+边沿+状态），如下
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  1. 配置EXTI外设的中断，需要使用NVIC外设管理中断的通道以及中断的优先级，如下图
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  1. 对EXTI中断通道配置完成后，需要编写对应的中断服务函数，中断服务函数的格式固定
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void EXTI0_IRQHandler(void)   
{
   //1.判断外部中断线是否触发中断S
   if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
   {
   	//清楚EXTI中断线的状态
   	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
   }
}

  • 注意：中断服务函数的名字是已经提前定义在启动文件中，启动文件是在程序运行之前先运行的一个汇编文件（xxx.s结尾的）,用户在选择使用某个外设的中断的时候,必须从启动文件中复制中断服务函数的名称,比如EXTI0外部中断线的中断服务函数名字是EXTI0_IRQHandler
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  • 如果用户自定义中断服务函数的名称，编译程序是不会报错的，但是如果此时满足了中断的触发条件，此时程序会进入死循环，原因是因为汇编文件的中断服务函数默认是进入死循环的。
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  • 注意:中断服务函数是不需要用户手动调用的,在满足中断触发条件(比如设置的下降沿触发),此时如果EXIT捕获到一个下降沿,则会自动跳转到中断服务函数的地址下,然后去执行中断服务函数的内容。

  • 注意：中断意味着程序出现异常，需要用户快速的解决异常，所以要求中断服务函数要精简，要高效，所以用户不应该在中断服务函数中调用太长的延时函数，也不应该处理比较复杂的功能，如果要处理比较复杂的代码，可以在中断服务函数中设置标志位，然后在后台判断标志位并执行对应的代码段。

  • 注意：在满足中断触发标志之后，需要在中断服务函数判断中断标志是否成立，并且在中断服务函数应该及时的去清除中断标志，因为需要考虑下一次中断的触发。

参考李明轩老师的笔记
posted @ 2024-07-09 14:28  shishusheng  阅读(68)  评论(1)  编辑  收藏  举报