江科大STM32(2):EXTI外部中断
1、中断系统
1.1 中断概念
在主程序运行过程中,出现了特定的中断触发条件(中断源),使得CPU暂停当前正在运行的程序,转而去处理中断程序,处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行
例如:
对于外部中断,引脚发生电平跳变;
对定时器来说,定时时间到了;
对串口通信来说,接收到了数据。
1.2中断优先级
当有多个中断源同时申请中断时,CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决,优先响应更加紧急的中断源
1.3 中断嵌套
当一个中断程序正在运行时,又有新的更高优先级的中断源申请中断,CPU再次暂停当前中断程序,转而去处理新的中断程序,处理完成后依次进行返回
程序由硬件电路自动跳转到中断程序中;
中断满足时,程序暂停。
1.4 STM32的中断
68个可屏蔽中断通道(中断源),包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设;
使用NVIC统一管理中断,每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级,可对优先级进行分组,进一步设置抢占优先级和响应优先级。(NVIC就是STM32用来管理中断的,分配优先级的。
1.5 NVIC基本结构
举个例子:
比如这个CPU是一个医生,如果医院只有医生的话,当看病的人很多时,医生就得安排一下先看谁后看谁,如果有紧急的病人,那还的让紧急的病人先来。这个安排先后次序的任务很繁琐,会影响医生看病的效率。
所以医院就安排了一个叫号系统NVIC,来病人了统一取号,并且根据病人的等级分配一个优先级,叫号系统看一下现在在排队的病人,优先叫号紧急的病人,最终叫号系统给医生输出的就是一个一个排好队的病人。
对于紧急的病人,其实有两种形式的优先,一种是,上一个病人在排队,外面排队了很多病人,当上一个病人看完后,紧急的病人即使是后来的,也会最先进去看病,这种相当于插队的优先级,就叫响应优先级,响应优先级高的,可以插队提前看病;
另外如果病人更加紧急,并且此时以及有人在看病了,那他还可以不等上个人看完,直接冲到医生的屋里,让上一个病人先靠边站,先给他看病,等他看完了,然后上一个病人再继续,这种是抢占优先级。
1.5.1 NVIC优先级分组
NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位(0~15)决定,这4位可以进行切分,分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级
抢占优先级高的可以中断嵌套,响应优先级高的可以优先排队,抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队
2.EXTI中断
2.1 EXTI简介
- EXTI(Extern Interrupt)外部中断;
- EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号,当其指定的GPIO口产生电平变化时,EXTI将立即向NVIC发出中断申请,经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序,使CPU执行EXTI对应的中断程序;
- 支持的触发方式:上升沿/下降沿/双边沿/软件触发;
- 支持的GPIO口:所有GPIO口,但相同的Pin不能同时触发中断(PA1和PB1不能同时使用);
- 通道数:16个GPIO_Pin,外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒;
- 触发响应方式:中断响应(申请中断,让CPU执行中断函数)/事件响应(当外部中断检测到引脚变化时,中断信号就不会通向CPU了,而是通到其他外设,用来触发其他外设的操作(ADC,DMA))。
2.2 EXTI结构
2.2.1 AFIO复用口
- AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
- 在STM32中,AFIO主要完成两个任务:复用功能引脚重映射、中断引脚选择
3.实操案例
3.1 对射式红外传感器计次
库函数
void EXTI_DeInit(void); //清除EXTI的配置,恢复成上电默认的状态 void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct); //配置结构体 void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct); //把结构体变量赋默认值 void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line); //软件触发外部中断 /*在主程序里查看和清除标志位*/ FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line); //获取标志位状态 void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line); //清除标志位 /*在中断函数里查看和清除标志位*/ ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line); //获取中断状态 void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line); //清除中断挂起位
3.1.1 实验
3..1.2 代码实现
配置过程:
1)配置RCC,把涉及到的外设时钟都打开GPIOB,AFIO,(NVIC,EXIT)无需
2)配置GPIO,选择端口为输入模式
3)配置AFIO,选择我们用的GPIO连接到EXIT
4)配置EXIT,选择边沿触发方式,以及响应方式(中断响应)
5)配置NVIC,选择合适的优先级
最后,通过NVIC,外部中断信号进入CPU
CounySensor.c
#include "stm32f10x.h" // Device header uint16_t CountSensor_Count; void CountSensor_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//AFIO,//先择某个GPIO外设作为外部中断源 EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;//指定我们要配置的中断线 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断模式,指定外部中断线的模式 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发,指定触发信号的有效边沿 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } uint16_t CountSensor_Get(void) { return CountSensor_Count; } void EXTI15_10_IRQHandler(void)//中断处理函数 { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET) { /*如果出现数据乱跳的现象,可再次判断引脚电平,以避免抖动*/ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0) { CountSensor_Count ++; } EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14); } }
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "CountSensor.h" int main(void) { OLED_Init(); CountSensor_Init(); OLED_ShowString(1, 1, "Count:"); while (1) { OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5); } }
3.2 旋转编码器计次
3.2.1 实验
3.2.2 代码实现
Q:什么样的设备需要用到外部中断,使用外部中断的好处?
A:对于STM32,想要获取到信号是外部驱动的,很快的突发信号,比如旋转编码器的输出信号,它产生的信号是突发的,32只能被动读取,如果不及时就会错过许多信号,所以有脉冲过来,32立即进入中断处理函数。
旋转编码器介绍
- 旋转编码器定义:用来测量位置、速度或旋转方向的装置,当其旋转轴旋转时,其输出端可以输出与旋转速度和方向对应的方波信号,读取方波信号的频率和相位信息即可得知旋转轴的速度和方向(正转:滞后90°;反转:超前90°)
- 类型:机械触点式/霍尔传感器式/光栅式
接线图
Encoder.c
#include "stm32f10x.h" // Device header int16_t Encoder_Count; void Encoder_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1); EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } int16_t Encoder_Get(void) { int16_t Temp; Temp = Encoder_Count; Encoder_Count = 0; return Temp; } void EXTI0_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET) { /*如果出现数据乱跳的现象,可再次判断引脚电平,以避免抖动*/ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0) { if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0) { Encoder_Count --; } } EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); } } void EXTI1_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET) { /*如果出现数据乱跳的现象,可再次判断引脚电平,以避免抖动*/ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0) { if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0) { Encoder_Count ++; } } EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1); } }
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Encoder.h" int16_t Num; int main(void) { OLED_Init(); Encoder_Init(); OLED_ShowString(1, 1, "Num:"); while (1) { Num += Encoder_Get(); OLED_ShowSignedNum(1, 5, Num, 5); } }
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