【stm32】EXTI外部中断

秋风&萧瑟2024-08-06 9:47

EXTI外部中断

1、中断系统

  • 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
  • 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
  • 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。

2、中断执行流程

3、STM32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
  • 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

    中断地址的作用：
    \qquad 在程序中的中断函数，地址由编译器进行分配，不固定，但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 ，为了能让硬件跳转到一个不固定的中断函数里，就需要在内存中定义一个地址的列表，列表地址是固定的，中断发生后，就跳到这个固定位置，在这个固定位置，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，就叫中断问量表。

4、NVIC基本结构

NVIC：嵌套中断向量控制器

在STM32中，NVIC用来统一分配中断优先级和管理中断，属于内核外设

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
  • 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，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队

中断优先级：值越小，优先级越高

6、EXTI简介（引脚电平变化，申请中断）

  • 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/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
  • 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/事件响应

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（ADC，DMA等）操作，属于外设之间的联合工作

7、EXTI基本结构

EXTI9_5和EXTI15_10：通过标志位区分哪个中断触发的

其它外设：用来触发其它外设操作的，也就是事件响应

8、AFIO复用IO口

  • AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
  • 在STM32中，AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射、中断引脚选择

9、EXTI框图

10、旋转编码器简介

  • 旋转编码器：用来测量位置、速度或旋转方向的装置，当其旋转轴旋转时，其输出端可以输出与旋转速度和方向对应的方波信号，读取方波信号的频率和相位信息即可得知旋转轴的速度和方向
  • 类型：机械触点式/霍尔传感器式/光栅式


    电路描述：
    \qquad 左右两边电路分别接了上拉电阻R1，R2，在默认状态时，A，B输出为高电平，看哪边电路导通，此时与GND相连，则输出口为低电平

11、程序设计：

1.使用对射式红外传感器触发外部中断

\qquad 当挡光片在这个对射式红外传感器中间经过时，DO输出电平变化的信号，电平跳变的信号触发STM32 PB14号口的中断，在中断函数中，执行变量自加，主循环调用OLED显示该变量。
\qquad 接上模块后，使用挡光片在传感器中间槽上来回进出，进入时开关指示灯灭，出来后开关指示灯亮，说明高低电平输出没问题

步骤：

1.配置RCC，打开时钟

2.配置GPIO，选择端口为输入模式

3.配置AFIO，选择所使用的这一路GPIO，连接到EXTI

4.配置EXTI，选择边沿触发方式（上升，下降，双边），选择触发响应方式（中断响应，事件响应）

6.配置NVIC，给中断选择合适优先级

c文件：

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header

static uint32_t countSensor = 0;
static uint8_t flag_count = 0;

void countSensor_init(void)
{
    EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
    /* Enable GPIOB clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    /* Enable AFIO clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
    /* Configure PB14 pin as input floating */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin     = GPIO_Pin_14;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode     = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed     = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    /* Connect EXTI14 Line to PB14 pin */
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);

    /* Configure EXTI14 line */
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;  
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    /* Enable and set EXTI14 Interrupt to the lowest priority */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

uint32_t getCountValue(void)
{
    if(flag_count==1){
        if(countSensor<10){
            countSensor++;
        }else{
            countSensor=0;
        }
        flag_count = 0;
    }
    return countSensor;
}

void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) != RESET)
    {
        flag_count = 1;
        /* Clear the  EXTI line 14 pending bit */
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
    }
}

h文件：

c 复制代码 
#ifndef __COUNTSENSOR_H
#define __COUNTSENSOR_H

extern void countSensor_init(void);
extern uint32_t getCountValue(void);

#endif

main.c

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "countsensor.h"

int main(void)
{
    OLED_Init();
    countSensor_init();
    OLED_ShowString(1, 1, "count:");

    while (1)
    {
        OLED_ShowNum(1,7,getCountValue(),2);
    }
}

2.旋转编码器触发外部中断

c文件：

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int32_t Encoder_Count;

void encoder_init(void)
{
    EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
    /* Enable GPIOB clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    /* Enable AFIO clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
    /* Configure PB0/PB1  pin as input floating */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin     = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode     = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed     = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    /* Connect EXTI0/1 Line to PB1/0 pin */
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);

    /* Configure EXTI1/0 line */
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;  
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
    /* Enable and set EXTI0 Interrupt to the lowest priority */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    /* Enable and set EXTI1 Interrupt to the lowest priority */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

int32_t Encoder_Get(void)
{
    int32_t Temp;
    Temp = Encoder_Count;
    Encoder_Count = 0;
    return Temp;
}

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
    {
        /*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
        {
            if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
            {
                Encoder_Count --;
            }
        }
        /* Clear the  EXTI line 0 pending bit */
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

void EXTI1_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET)
    {
        /*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
        {
            if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
            {
                Encoder_Count ++;
            }
        }
        /* Clear the  EXTI line 1 pending bit */
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
    }
}

h文件

c 复制代码 
#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H

extern void encoder_init(void);
extern int32_t Encoder_Get(void);

#endif

main.c

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "encoder.h"

int32_t num ;

int main(void)
{
    OLED_Init();
    encoder_init();
    OLED_ShowString(1, 1, "count:");
    
    while (1)
    {
        num += Encoder_Get();
        OLED_ShowSignedNum(1,7,num,5);
    }    
}

注意：在配置外设GPIO时，如果不确定该配置为什么模式，可参阅参考手册外设的GPIO配置

，里面有每个外设的各个引脚所配置的模式 ,如下

使用外部中断模块的特性：

\qquad 对于stm32，想要获取的信号是外部驱动的很快的突发信号，如旋转编码器，红外遥控接收头，按键等。

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