STM32F429时钟与中断

目录

一、启动文件简介

二、RCC—使用 HSE/HSI 配置时钟

1、RCC 主要作用—时钟部分

2、 RCC框图剖析—时钟树

3、配置系统时钟实验

三、STM32 中断应用概览

1、异常类型

2、NVIC 简介

(1)NVIC 寄存器简介​

(2)NVIC 中断配置固件库

3、优先级分组

4、中断编程

(1) 使能外设某个中断

(2) 初始化 NVIC_InitTypeDef 结构体

(3) 编写中断服务函数

四、EXTI—外部中断/事件控制器

 1、EXTI 简介

2、EXTI 初始化结构体详解

五、SysTick—系统定时器

1、SysTick 简介

2、SysTick 寄存器介绍

3、SysTick 定时配置

(1)编程要点

(2)代码分析


一、启动文件简介

具体详见:再造STM32---第十二部分:启动文件详解

启动文件由汇编编写,是系统上电复位后第一个执行的程序。主要做了以下工作:

  1.  初始化堆栈指针 SP=_initial_sp
  2.  初始化 PC 指针=Reset_Handler
  3.  初始化中断向量表
  4.  配置系统时钟
  5.  调用 C 库函数_main 初始化用户堆栈,从而最终调用 main 函数去到 C 的世界
     

二、RCC—使用 HSE/HSI 配置时钟

具体详见:再造STM32---第十三部分:RCC—使用 HSE/HSI 配置时钟

1、RCC 主要作用—时钟部分

       设置系统时钟 SYSCLK设置 AHB 分频因子(决定 HCLK 等于多少)设置 APB2 分频因子(决定 PCLK2 等于多少)设置 APB1 分频因子(决定 PCLK1 等于多少)设置各个外设的分频因子;控制 AHB、 APB2 和 APB1 这三条总线时钟的开启、控制每个外设的时钟的开启。对于 SYSCLK、 HCLK、 PCLK2、 PCLK1 这四个时钟的配置一般是: HCLK =SYSCLK=PLLCLK = 180M, PCLK1=HCLK/2 = 90M, PCLK1=HCLK/4 = 45M。这个时钟配置也是库函数的标准配置,我们用的最多的就是这个。

2、 RCC框图剖析—时钟树

3、配置系统时钟实验

三、STM32 中断应用概览

1、异常类型

       F429 在内核水平上搭载了一个异常响应系统, 支持为数众多的系统异常和外部中断。其中系统异常有 10 个,外部中断有 91 个除了个别异常的优先级被定死外,其它异常的优先级都是可编程的。有关具体的系统异常和外部中断可在标准库文件 stm32f4xx.h 这个头文件查询到,在 IRQn_Type 这个结构体里面包含了 F4 系列全部的异常声明。

外部中断清单

2、NVIC 简介

       NVIC 是嵌套向量中断控制器,控制着整个芯片中断相关的功能,它跟内核紧密耦合,是内核里面的一个外设。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对 Cortex-M4 内核里面的 NVIC 进行裁剪,把不需要的部分去掉,所以说 STM32 的 NVIC 是 Cortex-M4 的 NVIC 的一个子集。

(1)NVIC 寄存器简介

       在配置中断的时候我们一般只用 ISERICERIP 这三个寄存器, ISER 用来使能中断, ICER 用来失能中断, IP 用来设置中断优先级。

(2)NVIC 中断配置固件库

       固件库文件 core_cm4.h 的最后,还提供了 NVIC 的一些函数,这些函数遵循 CMSI 规则,只要是 Cortex-M4 的处理器都可以使用,具体如下:

3、优先级分组

4、中断编程

(1) 使能外设某个中断

       使能外设某个中断,这个具体由每个外设的相关中断使能位控制。比如串口有发送完成中断,接收完成中断,这两个中断都由串口控制寄存器的相关中断使能位控制。

(2) 初始化 NVIC_InitTypeDef 结构体

配置中断优先级分组,设置抢占优先级和子优先级,使能中断请求

  • NVIC_IROChannel用来设置中断源,不同的中断中断源不一样,且不可写错,即使写错了程序不会报错,只会导致不想要中断。具体的成员配置可参考 stm32f4xx.h 头文件里面的 IRQn_Type 结构体定义,这个结构体包含了所有的中断源。
  • NVIC_IRQChannelPreemptionPriority抢占优先级,具体的值要根据优先级分组来确定,具体参考表格 16 优先级分组真值表 。
  • NVIC_IRQChannelSubPriority子优先级,具体的值要根据优先级分组来确定,具体参考表格 16 优先级分组真值表 。
  • NVIC_IRQChannelCmd中断使能( ENABLE)或者失能( DISABLE) 。操作的是 NVIC_ISER 和 NVIC_ICER 这两个寄存器。

(3) 编写中断服务函数

       在启动文件 startup_stm32f429_439xx.s 中我们预先为每个中断都写了一个中断服务函数,只是这些中断函数都是为空,为的只是初始化中断向量表。实际的中断服务函数都需要我们重新编写,中断服务函数我们统一写在 stm32f4xx_it.c 这个库文件中
       关于中断服务函数的函数名必须跟启动文件里面预先设置的一样,如果写错,系统就在中断向量表中找不到中断服务函数的入口,直接跳转到启动文件里面预先写好的空函数,并且在里面无限循环,实现不了中断

四、EXTI—外部中断/事件控制器

 1、EXTI 简介

       外部中断/事件控制器(EXTI)管理了控制器的 23 个 中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一个边沿检测器,可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。 EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置,可以单独配置为中断或者事件,以及触发事件的属性。

2、EXTI 初始化结构体详解

  1. EXTI_ModeEXTI 模式选择,可选为产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或者产生事件(EXTI_Mode_Event)。
  2. EXTI_TriggerEXTI 边沿触发事件,可选上升沿触发(EXTI_Trigger_Rising)、下降 沿 触 发 ( EXTI_Trigger_Falling) 或 者 上 升 沿 和 下 降 沿 都 触 发( EXTI_Trigger_Rising_Falling)。
  3. EXTI_LineCmd控制是否使能 EXTI 线,可选使能 EXTI 线(ENABLE)或禁用(DISABLE)。
  4. EXTI_LineEXTI 中断/事件线选择,可选 EXTI0 至 EXTI22,可参考下表选择。


注意:

       SYSCFG_EXTILineConfig 函数用来指定中断/事件线的输入源,它实际是设定SYSCFG 外部中断配置寄存器的值,该函数接收两个参数,第一个参数指定 GPIO 端口源,第二个参数为选择对应 GPIO 引脚源编号

  /* 使能 SYSCFG 时钟 ,使用GPIO外部中断时必须使能SYSCFG时钟*/
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);

    /* 连接 EXTI 中断源 到key1引脚 */
  SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA,EXTI_PinSource0);

五、SysTick—系统定时器

1、SysTick 简介

       SysTick—系统定时器是属于 CM4 内核中的一个外设,内嵌在 NVIC 中。系统定时器是一个 24bit 的向下递减的计数器,计数器每计数一次的时间为 1/SYSCLK,一般我们设置系统时钟 SYSCLK 等于 180M。当重装载数值寄存器的值递减到 0 的时候,系统定时器就产生一次中断,以此循环往复。

2、SysTick 寄存器介绍

       SysTick—系统定时有 4 个寄存器,简要介绍如下。在使用 SysTick 产生定时的时候,只需要配置前三个寄存器,最后一个校准寄存器不需要使用。

3、SysTick 定时配置

(1)编程要点

  • 设置重装载寄存器的值
  • 清除当前数值寄存器的值
  • 配置控制与状态寄存器
     

(2)代码分析

① SysTick 配置库函数

② SysTick 初始化函数

③ SysTick 中断时间的计算

       SysTick 定时器的计数器是向下递减计数的,计数一次的时间 TDEC=1/CLKAHB,当重装载寄存器中的值 VALUELOAD 减到 0 的时候,产生中断,可知中断一次的时间TINT=VALUELOAD * TDEC 中断= VALUELOAD/CLKAHB,其中 CLKAHB =180MHZ。如果设置为180,那中断一次的时间 TINT=180/180M=1us。不过 1us 的中断没啥意义,整个程序的重心都花在进出中断上了,根本没有时间处理其他的任务。
       SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000))
       SysTick_Config()的形我们配置为 SystemCoreClock / 100000=180M/100000=1800,从刚刚分析我们知道这个形参的值最终是写到重装载寄存器 LOAD 中的,从而可知我们现在把 SysTick 定时器中断一次的时间 TINT=1800/180M=10us。

* SystemFrequency / 1000    1ms 中断一次 
* SystemFrequency / 100000  10us 中断一次 
* SystemFrequency / 1000000 1us 中断一次 

 

④ SysTick 定时时间的计算
       当设置好中断时间 TINT 后,我们可以设置一个变量 t,用来记录进入中断的次数,那么变量 t 乘以中断的时间 TINT 就可以计算出需要定时的时间。
⑤ SysTick 定时函数

       现在我们定义一个微秒级别的延时函数,形参为 nTime,当用这个形参乘以中断时间TINT 就得出我们需要的延时时间,其中 TINT 我们已经设置好为 10us。关于这个函数的具体调用看注释即可。

       函数 Delay_us()中我们等待 TimingDelay 为 0,当 TimingDelay 为 0 的时候表示延时时间到。变量 TimingDelay 在中断函数中递减,即 SysTick 每进一次中断即 10us 的时间TimingDelay 递减一次。
⑥ SysTick 中断服务函数

      TimingDelay 的值等于延时函数中传进去的 nTime 的值,比如 nTime=100000,则延时的时间等于 100000*10us=1s。
 

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