【STM32】EXTI外部中断

1 中断系统

1.1 中断简介

中断：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。

比如：对于外部中断而言，可以是引脚电平发生跳变；对于定时器而言，可以是定时事件到了。对于串口通信而言，可以是接收到了数据。

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。（自己设置的）

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。

1.2 中断流程图

程序由硬件电路自动跳转到中断程序。

保存现场，还原现场（使用C语言编程不用我们考虑，操作系统做）

正常情况下，程序在主函数中执行，当中断条件满足时，主程序会暂停，然后自动跳转到中断程序；当中断程序执行完后，再返回主程序继续执行。一般中断程序都是在一个子函数的，这个函数不需要我们调用，当中断来临时，由硬件自动调用这个函数。

1.3 STM32的中断

68个可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设。

（中断通道就是中断源的意思）

EXTI：外部中断

TIM：定时器

ADC：模数转换器

USART：串口

SPI通信

I2C通信

RTC实时时钟

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

灰色的是内核中断。比如第一个：复位中断，当产生复位中断时，程序就会自动执行复位中断函数。

外部中断对应的中断资源

|----|----|-----|-------|----------|-------------|
| 6 | 13 | 可设置 | EXTI0 | EXTI线0中断 | 0x0000_0058 |
| 7 | 14 | 可设置 | EXTI1 | EXTI线1中断 | 0x0000_005C |
| 8 | 15 | 可设置 | EXTI2 | EXTI线2中断 | 0x0000_0060 |
| 9 | 16 | 可设置 | EXTI3 | EXTI线3中断 | 0x0000_0064 |
| 10 | 17 | 可设置 | EXTI4 | EXTI线4中断 | 0x0000_0068 |

|----|----|-----|---------|----------------|-------------|
| 23 | 30 | 可设置 | EXTI9_5 | EXTI线[9:5]中断 | 0x0000_009C |

|----|----|-----|-----------|------------------|-------------|
| 40 | 47 | 可设置 | EXTI15_10 | EXTI线[15:10]中断 | 0x0000_00E0 |

最右边是地址，因为中断函数的地址由编译器来分配的，它是不固定的，但是中断跳转，由于硬件的限制，只能跳转到固定的地址执行程序，所以为了能让硬件跳转到一个不固定的中断函数中，这里需要在内存中定义一个地址的列表，这个列表地址是固定的，中断发生后，就跳转到这个固定的位置。然后这个固定位置由编译器，再加上一条跳转到中断函数的代码，这样中断跳转就可以跳转到任意位置了。这个中断地址的列表就叫中断向量表。（相当于中断跳转的跳板，使用C语言编程不需要关心）

1.4 NVIC的基本结构

**NVIC：Nest Vector Interrupt Controller，嵌套中断向量控制器，是用来管理中断嵌套的，核心任务在于其优先级的管理。**NVIC给每个中断赋予先占优先级（抢占优先级）和次占优先级（响应优先级）。

NVIC是内核外设，是CPU的小助手。

一个外设可能会同时占用多个中断通道，所以有n条线。

NVIC只有一个输出口，NVIC根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序，之后通过一个输出口告诉CPU该处理哪个中断（医生-CPU，叫号系统-NVIC）

1.5 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(插队)

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**(插队)**，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队

|----------|-------------|-------------|
| 分组方式 | 抢占优先级 | 响应优先级 |
| 分组0 | 0位，取值为0 | 4位，取值为0~15 |
| 分组1 | 1位，取值为0~1 | 3位，取值为0~7 |
| 分组2 | 2位，取值为0~3 | 2位，取值为0~3 |
| 分组3 | 3位，取值为0~7 | 1位，取值为0~1 |
| 分组4 | 4位，取值为0~15 | 0位，取值为0 |

值越小，优先级越高，0是最高优先级。

分组0就是0位的抢占等级，取值只能是0；4位的响应等级，取值可以是0-15；

分组1就是1位的抢占等级，取值可以是0-1；3位的响应等级，取值可以是0-7；

分组2就是2位的抢占等级，取值可以是0-3；2位的响应等级，取值可以是0-3；

分组3就是3位的抢占等级，取值可以是0-7；1位的响应等级，取值可以是0-1；

分组4就是4位的抢占等级，取值可以是0-15；0位的响应等级，取值只能是0；

数值小的优先响应。

1.6 EXTI外部中断

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（低->高）/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（PA0和PB0不能同时用）；
通道数：16个GPIO_Pin（0-15），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/事件响应。

中断响应：申请中断，让CPU执行中断函数；

事件响应：STM32对外部中断新增的额外功能；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，但是在STM32中也可以选择触发一个事件。如果选择触发事件，那外部的中断信号就不会通向CPU了，而是通向其他外设，用来触发其他外设的操作，比如触发ADC转换，触发DMA等。

总结：中断响应是正常的流程，引脚电平变化触发中断

事件响应不会触发中断，而是触发别的外设操作，属于外设间的联合工作

外部中断有个功能，就是从低功耗模式的停止模式下唤醒STM32；对于PVD电压电压检测，当电源从电压过低恢复时，就需要PVD借助外部中断退出停止模式；对于RTC闹钟而言，有时候为了省电，RTC定一个闹钟之后，STM32会进入停止等待模式，等到闹钟响的时候再唤醒，这也需要借助外部中断。