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STM32学习笔记（三）——STM32的中断

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STM32学习笔记（三）——STM32的中断本文详细介绍了 STM32 的中断编程原理 包括中断的概念 中断处理过程 中断优先级 NVIC 的结构与编程 以及 EXTI 外部中断 事件控制器 的使用

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STM32学习笔记（三）——STM32的中断

STM32学习笔记（一）——STM32介绍

一、中断编程的原理

1.1 什么是中断

1.1.1 生活中的中断

中断：正在进行的事务被突发事件打断，转而去处理这个突发事件，突发事件处理完成后回到被打断的事务继续执行，这一处理突发事件的过程叫中断

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1.1.2 单片机中的中断

常规程序：main方法和被main方法调用的程序；由于main方法的执行而得到执行的程序，叫常规程序

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用电脑给STM32串口发送程序，只要电脑发来了数据，STM32就必须马上处理这个数据，如果不及时处理，电脑发送新的数据，就会覆盖之前传送的数据，造成数据的丢失

为了实现，来了数据，立马处理这个数据的功能，我们写了一个方法（也就说写了一个函数，函数内部代码的功能为，先接收数据，再处理数据）在这里插入图片描述

流程为：在这里插入图片描述
我们将这样突发的事件，叫中断源
在main中程序叫常规程序
由于中断源触发而调用的程序叫中断响应函数


1.1.3 为什么要使用中断

1.2 中断处理过程

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1.3 中断的优先级

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中断优先级：

  • 优先级的值小，优先级越高
  • 抢占优先级高的中断会对抢占优先级低的发生中断嵌套
  • 发生中断嵌套时，会发生排队，总优先级高的中断排在前面

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例子1：
执行A中断的过程总发生了中断B和C.
中断A先发生，而后中断B发生， 但中断B的抢占优先级高，所以发生中断嵌套

在这里插入图片描述

例子2：
执行A中断的过程总发生了中断B和C.
中断A先发生，而后中断B和C同时发生， 且B和C的抢占优先级不比A的高，不发生中断嵌套
但需要判断B和C的中断优先级B为1100(12)　C为0101(5) 根据优先级数低的优先级高，所以C先发生


在这里插入图片描述

例子3：
执行A中断的过程总发生了中断B和C.
中断A先发生，而后中断B和C同时发生， 且B和C的抢占优先级不比A的高，不发生中断嵌套
但需要判断B和C的中断优先级B为0101(5)　C为0100(4) 根据优先级数低的优先级高，所以C先发生


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1.4 两种中断源类型

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1.5 中断源的四种状态

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二、STM32的NVIC

2.1 NVVIC简介

NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）嵌套中断向量控制器，是一种核心外设，位于Cortex-M3内核中，负责管理中断

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2.2 中断协作模型

2.3 NVIC的内部结构

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中断优先级分组：我们可以根据需要，设置不同的分组方式

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2.4 中断向量表

Flash存储器中，有各种代码，CPU在中断发生时，如何定位是执行这个中断的中断响应函数呢？

中断向量表：看成一个目录，Flash存储器内部从地址0开始的一段区域，按照中断号排列，每4个字节（STM32是32位处理器，1个字节8bit，4字节正好32位）存储一个中断响应函数地址

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2.5 NVIC编程

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NVIC_PriorityGroupConfig()函数详解：

在这里插入图片描述

NVIC_Init()

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2.6 NVIC编程实例

根据中断编程模型，将中断编程分为三个部分：

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问题1：如何让片上外设产生中断源？

  • 不同的片上外设开启方式不同
  • USART1外设开启某中断源的方法：USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);

问题2：如何配置NVIC？

  • 为啥NVIC不用开启时钟？因为NVIC在内核里，只要一上电就有时钟（大脑不能休眠）
  • 1.设置中断优先级分组
  • 2.填写初始化调查问卷（写名，填问题）

问题3：如何编写中断响应函数

  • 弱方法：标注为weak的方法可以被同名的方法覆盖，一开始中断向量表指向的是弱方法进行占位，当我们编写同名函数后，就指向了我们所编写的函数代码
  • 步骤：
    • 在.s文件中找到中断响应函数
    • 写一个同名函数覆盖它 void xxx_IRQHandler(void){}v
      void USART1_IRQHandler(void) { //具体的中断响应代码//主函数外部 }

三、STM32的EXTI简介

3.1 EXTI简介

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3.2 EXTI的内部结构

在这里插入图片描述

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3.3 EXTI的通道

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EXTI这么多通道用来作什么呢？

  • 让所有的IO口都具有触发中断的能力
    使用PA0触发外部中断了 就不能使用PB0、PC0…了
    在这里插入图片描述

  • 其它功能在这里插入图片描述

3.4 EXTI的寄存器组

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3.4 EXTI的标准库编程

3.4.1 EXTI标准库编程接口

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EXTI_Init():

  • 初始化EXTI20个通道中的某一个
  • 参数结构体指针类型（填调查问卷方式）在这里插入图片描述
    例子：
    在这里插入图片描述

EXTI_GenerateSWInterrupt()

  • 产生软件中断在这里插入图片描述

EXTI_GetFlagStatus（）

  • 获取中断标志位（硬件图中的4，获取中断挂起的bit位）在这里插入图片描述

EXTI_ClearFlag()

  • 清除标志位（硬件图中的4，清楚中断挂起的bit位）在这里插入图片描述

EXTI_GetITStatus（）

  • 中断屏蔽寄存器与上中断挂起寄存器的值，中断屏蔽开关闭合同时中断被触发，中断挂起寄存器值也为1，函数才返回1在这里插入图片描述

EXTI_ClearITPendingBit()

  • 同EXTI_ClearFlag()在这里插入图片描述
3.4.2 EXTI标准库编程实验
3.4.2.1 实验介绍

在这里插入图片描述

3.4.2.2 实验思路

在这里插入图片描述

GPIO片上外设：对按键使用的IO进行初始化

AFIO片上外设：EXTI有20个通道，拿出0-15个通道，对应GPIOx的0-15号引脚，引脚组x由AFIO选择，通过复用器选择编号在这里插入图片描述
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EXTI片上外设：使用外部中断，产生中断源

NVIC核内外设：配置中断参数在这里插入图片描述

  • 找到.s文件在这里插入图片描述
  • 写同名函数覆盖
    在这里插入图片描述
    函数里写：

  • 清除中断源 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
  • 编写功能函数
#include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_pal.h" int main(void) { 
    //4.1设置中断优先级分组 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); PAL_Init(); //1.初始化IO引脚 //将PA0和PA1分别设置为输入上拉模式 //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //PA0，PA1 GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct; GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&GPIOInitStruct); //2.配置EXTI的引脚映射 //开启AFIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //PA0->EXTI0 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0); //PA1->EXTI1 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource1); //3.配置EXTI //3.1初始化EXTI0 EXTI_InitTypeDef EXTIInitStruct; EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //3.2初始化EXTI1 EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line1; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //4.初始化NVIC //4.2初始化某一路的中断 NVIC_InitTypeDef NVICInitStruct; //4.2.1EXTI0 NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVICInitStruct); //4.2.2EXTI1 NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVICInitStruct); //5.初始化PC13 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //open-drain开漏模式 GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOC,&GPIOInitStruct); while(1) { 
    } } void EXTI0_IRQHandler(void) { 
    //清除中断 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); //点亮LED-向PC13写0 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); } void EXTI1_IRQHandler(void) { 
    //清除中断 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1); //熄灭LED GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_SET); }

若是PA5和PA6产生中断，其中断处理函数为同一个，在调用中断处理函数时，怎么知道是哪个中断产生的呢？

  • 只需要判断其中断挂起寄存器的值，若为1，则代表是这个中断源产生的中断
#include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_pal.h" int main(void) { 
    //4.1设置中断优先级分组 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); PAL_Init(); //1.初始化IO引脚 //将PA0和PA1分别设置为输入上拉模式 //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //PA0，PA1 GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct; GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6; GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&GPIOInitStruct); //2.配置EXTI的引脚映射 //开启AFIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //PA0->EXTI0 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource5); //PA1->EXTI1 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource6); //3.配置EXTI //3.1初始化EXTI0 EXTI_InitTypeDef EXTIInitStruct; EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line5; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //3.2初始化EXTI1 EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line6; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //4.初始化NVIC //4.2初始化某一路的中断 NVIC_InitTypeDef NVICInitStruct; //4.2.1EXTI0 NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVICInitStruct); //4.2.2EXTI1 //5.初始化PC13 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //open-drain开漏模式 GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOC,&GPIOInitStruct); while(1) { 
    } } void EXTI9_5_IRQHandler(void) { 
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line5) == SET)//EXTI  { 
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5); //清除中断 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); } //不写if else原因：可能同时为1 两个都执行 if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line6) == SET) { 
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line6);//清除中断 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); } }

3.5 EXTI的标准库编程方法总结

在这里插入图片描述

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