stm32 - 中断 - 技术栈

stm32 - 中断

概念
中断向量表
[NVIC 嵌套中断向量控制器](#NVIC 嵌套中断向量控制器)
- 优先级
中断
- EXTI
- - 概念
  - 基本结构
  - [例子- 对射式红外传感器计次](#例子- 对射式红外传感器计次)
  - [例子 - 旋转编码器](#例子 - 旋转编码器)

概念

stm32 支持的中断资源（都属于外设）

EXTI

TIM

ADC

USARt

SPI

I2C

stm32支持的中断

内核中断

外设中断

中断通道与优先级

一个外设可能占用多个中断通道（一个EXTI外设模块，可以有多个中断通道）

每个中断通道有16个优先级

中断向量表

自定义的中断服务函数，由编译器随机指定函数地址

stm32的中断，由于硬件的限制，只能跳到固定的地址执行程序

为了能让硬件跳转到一个不固定的中断函数中，需要在内存中定义一个地址列表，这个列表的地址是固定的，中断发生后，先跳到这个固定位置，然后在这个固定位置，由编译器加上一条跳转到中断函数的代码，这样中断就可以跳转到任意位置了

NVIC 嵌套中断向量控制器

用于同一分配中断优先级和管理中断的，NVIC是一个内核外设
一个外设可能占用多个中断通道，所以有n条线

NVIC只有一个输出口，其根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序

然后通过仅有的一个输出口，通知CPU应该处理哪个中断

优先级

响应优先级："插队看病"
抢占优先级："中断嵌套"

NVIC中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，数值越小优先级越高

高n位为抢占优先级，4-n位为响应优先级

抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队

中断

EXTI

检测指定GPIO的电平信号

电平信号发生变化时，EXTI申请中断

概念

触发方式

上升沿（低->高）触发中断

下降沿（高->低）触发中断

双边沿（上升沿和下降沿都可以触发中断）

软件触发：引脚电平未发生变化，通过在软件中调用执行代码触发中断

GPIO

任意的GPIO口都可以当做外部中断的引脚，但是相同的pin引脚不能同时触发中断（PA0/PB0; PA1/PB1/PC1）

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电平变化时，正常的流程是选择触发中断，也可以选择触发事件，那么外部中断的信号就不会通向CPU了，而是通向其他外设，用来触发其他外设的操作

基本结构

EXTI模块支持20个中断通道数，16个pin_脚+PVD+RTC+USB+ETH
针对GPIO，利用AFIO进行中断选择（当使用GPIO实现外部中断时）

PA0/PB0/PC0... 通过AFIO选择器选择一个作为pin_0通道

PA1/PB1/PC1... 通过AFIO选择器选择一个作为pin_1通道

PA2/PB2/PC2... 通过AFIO选择器选择一个作为pin_2通道
每个通道有16可配置优先级，通过NVIC进行优先级配置

NVIC可以进行优先级分组（抢占/响应），每个分组都有取值范围，不同的取值范围，在CPU进行中断服务的时机不同
注意16个引脚输入通道，最终只有7个输入，其中9-5和15-10便成了路两路输出通道，因此需要中断标志位判断哪一个中断过来

PB14引脚的电平信号就可以通过AFIO进入到EXTI电路中

例子- 对射式红外传感器计次

main.c

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "OLED.h"
#include "infrCountSensor.h"

int main()
{
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"helloworld");
	OLED_ShowString(2,1,"count: ");
	InfrCountSensor_Init(14);
	while (1) 
	{
		OLED_ShowNum(2,8,InfrCountSensor_GetCount(),8);
	}
}

infrCountSensor.h

c 复制代码

#ifndef __INFRCOUNTSENSOR_H__
#define __INFRCOUNTSENSOR_H__
#include "stm32f10x.h"
void InfrCountSensor_Init(unsigned char pin_num);
unsigned int InfrCountSensor_GetCount();
uint16_t GPIO_Pin_Num_Set(uint16_t pin_num);
uint8_t GPIO_AFIO_Pin_Num_Select(uint16_t pin_num);
uint32_t EXTI_Line_Set(unsigned char pin_num);
#endif

infrCountSensor.c

c 复制代码

#include "infrCountSensor.h"

static unsigned int infrCountSensor_count;

uint16_t GPIO_Pin_Num_Set(uint16_t pin_num)
{
	uint16_t GPIO_Pin_num=0;
	switch (pin_num)
	{
		case 0: {return GPIO_Pin_0;break;}
		case 1: {return GPIO_Pin_1;break;}
		case 2: {return GPIO_Pin_2;break;}
		case 3: {return GPIO_Pin_3;break;}
		case 4: {return GPIO_Pin_4;break;}
		case 5: {return GPIO_Pin_5;break;}
		case 6: {return GPIO_Pin_6;break;}
		case 7: {return GPIO_Pin_7;break;}
		case 8: {return GPIO_Pin_8;break;}
		case 9: {return GPIO_Pin_9;break;}
		case 10: {return GPIO_Pin_10;break;}
		case 11: {return GPIO_Pin_11;break;}
		case 12: {return GPIO_Pin_12;break;}
		case 13: {return GPIO_Pin_13;break;}
		case 14: {return GPIO_Pin_14;break;}
		case 15: {return GPIO_Pin_14;break;}
		default: return GPIO_Pin_num;
	}

}

uint8_t GPIO_AFIO_Pin_Num_Select(uint16_t pin_num)
{
	uint8_t AFIO_Pin_num=0;
	switch (pin_num)
	{
		case 0: {return GPIO_PinSource0;break;}
		case 1: {return GPIO_PinSource1;break;}
		case 2: {return GPIO_PinSource2;break;}
		case 3: {return GPIO_PinSource3;break;}
		case 4: {return GPIO_PinSource4;break;}
		case 5: {return GPIO_PinSource5;break;}
		case 6: {return GPIO_PinSource6;break;}
		case 7: {return GPIO_PinSource7;break;}
		case 8: {return GPIO_PinSource8;break;}
		case 9: {return GPIO_PinSource9;break;}
		case 10: {return GPIO_PinSource10;break;}
		case 11: {return GPIO_PinSource11;break;}
		case 12: {return GPIO_PinSource12;break;}
		case 13: {return GPIO_PinSource13;break;}
		case 14: {return GPIO_PinSource14;break;}
		case 15: {return GPIO_PinSource14;break;}
		default: return AFIO_Pin_num;
	}
}

uint32_t EXTI_Line_Set(unsigned char pin_num)
{
	uint32_t EXTI_Line_num=0;
	switch (pin_num)
	{
		case 0: {return EXTI_Line0;break;}
		case 1: {return EXTI_Line1;break;}
		case 2: {return EXTI_Line2;break;}
		case 3: {return EXTI_Line3;break;}
		case 4: {return EXTI_Line4;break;}
		case 5: {return EXTI_Line5;break;}
		case 6: {return EXTI_Line6;break;}
		case 7: {return EXTI_Line7;break;}
		case 8: {return EXTI_Line8;break;}
		case 9: {return EXTI_Line9;break;}
		case 10: {return EXTI_Line10;break;}
		case 11: {return EXTI_Line11;break;}
		case 12: {return EXTI_Line12;break;}
		case 13: {return EXTI_Line13;break;}
		case 14: {return EXTI_Line14;break;}
		case 15: {return EXTI_Line15;break;}
		default: return EXTI_Line_num;
	}
}

void InfrCountSensor_Init(unsigned char pin_num)
{
	// 打开GPIO/AFIO时钟
	// GPIO和AFIO是APB2总线的外设，需要手动开启时钟,RCC用于配置内核外的外设时钟
	// EXIT中断默认开始时钟，NVIC是内核外设（内核外设也无需开启时钟）
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
		 
	// 配置GPIO 输入模式
	uint16_t GPIO_Pin_num=0;
	GPIO_Pin_num=GPIO_Pin_Num_Set(pin_num);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;		// 上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_num;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
	
	// 配置AFIO 选择器(中断引脚选择)
	// GPIO_AFIODeInit(); 		// 清空配置
	// GPIO_PinLockConfig(); 	// 锁定引脚，防止意外被更改
	// GPIO_PinRemapConfig(); 		// 引脚重映射
	// 选择指定的GPIO / pin 作为外部中断源
	uint8_t AFIO_Pin_num=0;
	AFIO_Pin_num=GPIO_AFIO_Pin_Num_Select(pin_num);
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,AFIO_Pin_num); // 配置数据选择器，
															// AFIO_Pin_num 是AFIO的中断选择器号，这里是第14个数据选择器
	
	// 配置EXTI中断,触发方式,触发响应方式
	// EXTI_DeInit(); 		// 清除配置
	// EXTI_StructInit(); 	// 结构体赋值
	// EXTI_GenerateSWinterrupt(); // 软件触发
	// 外部中断的外部状态寄存器会设置对应的标志位
	// 在主程序中读写外部中断标志位，在中断服务函数中读写外部中断标志位
	uint32_t EXTI_Line_num=0;
	EXTI_Line_num=EXTI_Line_Set(pin_num);
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line_num;				// 指定要配置的中断线，中断EXTI输入通道
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;					// 中断线的新状态，开启中断
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt ;		// 中断模式interrupt或事件模式event
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;	//触发方式,下降沿
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 						// 初始化
	
	// 配置NVIC,中断优先级，进入CPU再执行中断程序
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 中断分组，两位抢占，两位响应
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI15_10_IRQn;		// 中断EXTI输出通道,15-10占用一个通道，在中断服务函数中需要判断中断标志位
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;	// 抢占优先级(在抢占中断中)
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;		// 响应优先级 (在响应中断中)
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void EXTI15_10_IRQHandler(void) // 中断函数
{
	// 中断标志位的判断
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14)==SET)
	{
		// 清楚中断标志位
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
		
		infrCountSensor_count++;
	}
}


unsigned int InfrCountSensor_GetCount()
{
	return infrCountSensor_count;
}

例子 - 旋转编码器

对于两个中断，AFIO、EXTI、NVIC的code方式

main.c

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "key.h"
#include "Buzzer.h"
#include "PhotoSensor.h"
#include "OLED.h"
#include "infrCountSensor.h"
#include "encoder.h"

int main()
{
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"helloworld");
	OLED_ShowString(2,1,"count: ");
	Encoder_Init();
	while (1) 
	{
		OLED_ShowSignedNum(2,8,Encoder_Get(),8);
	}
}

encoder.h

c 复制代码

#ifndef __ENCODER_H__
#define __ENCODER_H__

#include "stm32f10x.h"
void Encoder_Init();
int16_t Encoder_Get();
#endif

encoder.c

c 复制代码

#include "encoder.h"

int16_t encoder_rotate;

void Encoder_Init()
{
	// 打开GPIO/AFIO时钟
	// GPIO和AFIO是APB2总线的外设，需要手动开启时钟,RCC用于配置内核外的外设时钟
	// EXIT中断默认开始时钟，NVIC是内核外设（内核外设也无需开启时钟）
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
		 
	// 配置GPIO 输入模式
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;		// 上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
	
	// 配置AFIO 选择器(中断引脚选择)
	// 选择指定的GPIO / pin 作为外部中断源
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource0); // 配置数据选择器，
															// AFIO_Pin_num 是AFIO的中断选择器号，这里是第14个数据选择器
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource1); // 配置数据选择器，
															// AFIO_Pin_num 是AFIO的中断选择器号，这里是第14个数据选择器


	// 配置EXTI中断,触发方式,触发响应方式
	// 外部中断的外部状态寄存器会设置对应的标志位
	// 在主程序中读写外部中断标志位，在中断服务函数中读写外部中断标志位;
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0 | EXTI_Line1;				// 指定要配置的中断线，中断EXTI输入通道
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;					// 中断线的新状态，开启中断
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt ;		// 中断模式interrupt或事件模式event
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;	//触发方式,下降沿
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 						// 初始化
	
	// 对两个通道分别设置优先级
	// 配置NVIC,中断优先级，进入CPU再执行中断程序
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 中断分组，两位抢占，两位响应
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI0_IRQn;		// 中断EXTI输出通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;	// 抢占优先级(在抢占中断中)
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;		// 响应优先级 (在响应中断中)
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI1_IRQn;		// 中断EXTI输出通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;	// 抢占优先级(在抢占中断中)
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=2;		// 响应优先级 (在响应中断中)
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void EXTI0_IRQHandler()
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)==SET)
	{
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
		
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0)
		{
			encoder_rotate--;
		} 
	}
}

void EXTI1_IRQHandler()
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1)==SET)
	{
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
		
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)==0)
		{
			encoder_rotate++;
		} 
	}
}

int16_t Encoder_Get()
{
	return encoder_rotate;
}