STM32F4开发板 外部中断实验

STM32的中断分为内核中断外部中断,“内核中断”在《ARM CM3&CM4权威指南》中也被称作“系统异常”,如下所示:

今天主要讨论外部中断,即 CMSIS-Core中枚举值为正的异常(见表7.3)。


首先看关键词“中断线”,即“EXTI线”。STM32F407有23个外部中断,即23个中断线,从EXTI线0到EXTI线22。(此处书中似乎写成了22个中断线,貌似有误)

我们需要将I/O口与中断线之间建立映射关系,由于I/O口数量多于23,因此这种映射是多对一的,多个I/O口对应一个中断线。以EXTI线0为例,STM32按照GPIOA.0,GPIOB.0,GPIOC.0,GPIOD.0,GPIOE.0,GPIOF.0,GPIOG.0,GPIOH.0,GPIOI.0对应EXTI线0(即PA0,PB0,PC0,PD0,PE0,PF0,PG0,PH0,PI0均可以对应EXTI线0)。实际用到某个I/O引脚时,再通过配置决定具体哪个引脚对应EXTI线0。


接下来看关键词“步骤”,即配置外部中断的步骤。可以参考STM32的固件库函数stm32f4xx_exti.c代码和《精通STM32F4(库函数版)》。

代码中的注释部分可以看到:

                       ##### How to use this driver #####
 ==================================================
 
 [..] In order to use an I/O pin as an external interrupt source, follow steps 
      below:
   (#) Configure the I/O in input mode using GPIO_Init()
   (#) Select the input source pin for the EXTI line using SYSCFG_EXTILineConfig()
   (#) Select the mode(interrupt, event) and configure the trigger 
       selection (Rising, falling or both) using EXTI_Init()
   (#) Configure NVIC IRQ channel mapped to the EXTI line using NVIC_Init()

 [..]     
   (@) SYSCFG APB clock must be enabled to get write access to SYSCFG_EXTICRx
       registers using RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);

书中的步骤也基本类似:

1.使能I/O口时钟,初始化I/O口为输入。—— GPIO_Init(),RCC_AHB1PeriphClockCmd

2.使能SYSCFG时钟,设置I/O口与中断线的映射关系。—— RCC_APB2PeriphClockCmd(),SYSCFG_EXTILineConfig()

3.初始化中断线(哪条EXTI线,中断模式是中断还是事件,触发方式是下降沿触发、上升沿触发还是任意电平触发,是否使能中断线)。—— EXTI_Init()

4.配置嵌套中断向量控制器NVIC。—— NVIC_Init()

5.编写中断服务函数。—— EXTI0_IRQHandler(),EXTI1_IRQHandler(),EXTI2_IRQHandler(),EXTI3_IRQHandler(),EXTI4_IRQHandler(),EXTI9_5_IRQHandler(),EXTI15_10_IRQHandler()。这些函数名称是在.s启动文件中定义的。


其实库函数是个壳,实际操作的还是寄存器,库函数只是相当于把对寄存器的操作“包起来”。如下所示:

EXTI_Init()操作的寄存器实际是下面这几个: 

这几个寄存器。。。再说吧

转一篇文章  https://zhuanlan.zhihu.com/p/24428018 感谢该文章作者。

stm32中断初识与实践(下)

这一部分我们将使用按键作为触发源,在产生中断时,实现控制LED灯的亮灭状态切换。

在具体应用前,我们还需先认识认识EXTI。

EXTI

全称为External interrupt/event controller,即外部中断/事件控制器。其管理了20个中断/事件线,每条线都有对应的一个边沿检测器,用于输入信号上升沿和下降沿的检测。如图6-1为stm32参考手册里的EXTI框图。

图6-1

图中有两条走向的线路,蓝色线路用于产生中断,绿色线路产生事件。我们从右往左看图。

查阅按键原理图可知,按键按下时,电平状态由低变高,会在输入线呈现出一个上升沿信号,这个信号到达边沿检测电路后,会被上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)检测并触发,输出有效信号1给编号3电路,否则输出无效信号0。如果电平由高变低,则会被下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)检测触发。

触发的信号到达编号3电路,这是一个或门电路,它的输入信号除了来源于边沿检测电路,还有来自软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)。无论是来自EXTI_SWIER或边沿检测电路的信号,只要有一个是有效信号1,那么便可以输出有效信号1给编号3电路。编号3电路之后,分为两条线,一条产生中断,一条产生事件。

信号沿着蓝色线路产生中断,编号3输出信号到编号4。编号4是一个与门电路,它的另一个信号来源是中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。众所周知,与门电路要求输入信号都为1才能输出1,换言之,如果EXTI_IMR置为0,那么编号4电路输出的信号都为0,只有EXTI_IMR置1时,编号4输出的信号才由编号3决定。这样一来我们可以通过EXTI_IMR来控制是否产生中断。随后,编号4电路输出的信号会被保存到挂起寄存器(EXTI_PR)内。最后将EXTI_PR里的值输出到NVIC,实现中断控制。

信号沿着绿色线路产生事件,最终会输出一个脉冲信号。编号3输出信号到编号5,编号5也是一个与门电路,信号来源于编号3电路和事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)。和编号4的与门电路一样,我们可以通过EXTI_EMR来控制是否产生事件。当编号5输出有效信号1时会在脉冲发生器(Pulse generator)输出一个脉冲信号(无效信号不会输出脉冲)。这个脉冲信号可以给其他外设电路使用,如TIM、ADC等等,一般用来触发TIM或ADC开始转换。

EXTI的中断/事件线

EXTI有20条中断/事件线,其中有16条用于GPIO线上的外部中断/事件,占用EXTI0~EXTI15,其他4条用于特定外设的外部中断/事件。如图6-2。

图6-2

可以通过操作AFIO的四个外部中断配置寄存器(AFIO_EXTICR1~AFIO_EXTICR4)的EXTIx[3:0]位选择配置PAx、PBx、PCx...PGx等引脚。如图6-3为AFIO_EXTICR1寄存器描述。

图6-3

EXTI_InitTypeDef

EXTI_InitTypeDef是EXTI初始化结构体,其定义在stm32f10x.h文件中,如图6-4所示。

图6-4

有四个结构体成员,

  • EXTI_Line:中断/事件线,可选择EXTI0~EXTI19,如图6-2所示;
  • EXTI_Mode:EXTI模式,可设置产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或产生事件(EXTI_Mode_Event);
  • EXTI_Trigger:EXTI边沿触发,可选择上升沿触发(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发(EXTI_Trigger_Falling)或者上升沿下降沿都触发(EXTI_Trigger_Rising_Falling);
  • EXTI_LineCmd:使能(ENABLE)/失能(DISABLE)EXTI线。

开始实验

按键按下时,产生电平变化,EXTI检测到上升沿信号,触发中断,执行中断服务函数,实现LED灯的亮灭切换。

简要分析下编程要点:

  1. 初始化产生中断的外设(GPIO);
  2. 配置NVIC;
  3. 初始化EXTI;
  4. 中断服务函数;
  5. main函数

NVIC配置

我们先对NVIC进行配置,将其封装为函数NVIC_Configuration(),供后续调用。

/**
  * @brief  NVIC配置
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void NVIC_Configuration(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;               
	
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);           // 配置优先级分组
	
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;          // 配置按键中断源
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级为1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;        // 子优先级为1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;           // 使能中断寄存器

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

NVIC配置部分,需要配置优先级分组、中断源、抢占优先级、子优先级以及使能中断寄存器等。关于优先级分组配置以及NVIC_InitTypeDef结构体分析,已在上篇文章里详细说明,读者可点击进入阅读。

EXTI中断配置

/**
  * @brief  EXTI按键中断配置
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void EXTI_Key_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
	
    /* 调用函数配置NVIC */
    NVIC_Configuration();
	
    /* 初始化GPIO */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  // 浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
    /* 初始化EXTI */
    // 配置中断线的输入源
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); 

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;            // 配置中断线为EXTI0
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;   // 配置为中断模式
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;// 上升沿触发中断	     
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;             // 使能中断
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}

这个配置函数里用到了GPIO和EXTI两个初始化结构体,对其分别进行初始化配置,同时调用NVIC_Configuration()函数配置NVIC。

其中,

  • GPIO_EXTILineConfig()固件函数是对AFIO_EXTICR1的操作,所以我们需要开启AFIO时钟;
  • 需要把GPIO配置为输入模式(浮空输入),由外部电路决定引脚状态;
  • 通过查阅按键原理图可得,按键引脚为PA0,可得GPIO端口源和引脚源,并将其中断线配置为EXTI0;
  • 由按键原理图可得,按键按下时为高电平,所以使用上升沿触发中断。

中断服务函数

上篇文章里已经说明中断服务函数名应在启动文件里找到,并统一写在stm32f10x_it.c文件中。

/**
  * @brief  EXTI0线中断服务函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) // 确保产生了EXTI0线中断
    {
        LED_TOGGLE;        // LED灯状态切换 
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);// 清除中断标志位
    }
}

需要先确保是否产生了中断,这一步我们直接调用stm32f10x_exti.c文件里的库函数EXTI_GetITStatus(),通过其返回值判断。EXTI_GetITStatus()函数操作的是中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)和挂起寄存器(EXTI_PR),通过两个寄存器的值判断是否产生中断,。由图6-1功能框图可得,如果相应线的EXTI_IMR和EXTI_PR都置1,则返回“SET”,即产生中断。具体的源码实现可查看3.5版本的stm32f10x固件库。

LED_TOGGLE是一个宏,在宏里实现LED状态切换。具体的实现在专栏(stm32):GPIO输入——按键检测文章里已经有过说明,读者可移步阅读。

中断服务实现后,需要清除该中断线的中断标志位,以免下次程序判断失误。

main函数

int main(void)
{	
    LED_GPIO_Config();  // LED端口初始化
    EXTI_Key_Config();  // EXTI按键中断配置
    while(1){}          // 等待中断产生
}

当按键按下时,即进入中断,执行中断服务函数,完成实验。

至此,stm32的中断总结完成了,文字有点多,耐心看完,肯定会有所收获。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/wofreeo/article/details/82725736