STM32F103ZET6按键中断控制灯

在嵌入式开发中，外部中断是实现硬件事件实时响应的关键机制。STM32 的外部中断 / 事件控制器（EXTI）具备强大的中断管理能力，本文将围绕按键中断应用，详细拆解 EXTI 工作原理与配置流程，帮助大家掌握硬件中断的开发技巧。

一、外部中断控制器核心架构

（一）控制器特性概览

STM32 的外部中断 / 事件控制器支持 19 路独立输入线，每路可配置：

触发模式：上升沿、下降沿、双边沿触发
中断 / 事件类型：中断请求（触发 CPU 响应）或事件请求（触发外设联动，无 CPU 干预）
独立屏蔽：可单独关闭某路中断，不影响其他通道
脉冲检测：支持捕获窄脉冲（宽度低于 APB2 时钟周期），满足高精度场景需求

核心特点：每个中断线独立配置、状态可查、支持软件触发，为复杂中断场景提供灵活控制。

（二）关键组件解析

边沿检测器：监测 GPIO 引脚电平变化，触发中断 / 事件的 "传感器"
挂起寄存器（EXTI->PR）：记录中断请求状态，置 1 表示对应中断线有未处理请求
屏蔽寄存器（EXTI->IMR）：控制中断是否上报 NVIC（置 1 允许，置 0 屏蔽）
触发选择寄存器（EXTI->FTSR/RTSR）：配置下降沿 / 上升沿触发

同一中断线仅能映射一个 GPIO 引脚，需通过 AFIO 外设配置引脚与中断线的映射关系。

二、按键中断需求分析（以 PE4 为例）

（一）硬件连接

按键一端接地，另一端接 PE4，默认状态下 PE4 经上拉电阻保持高电平；按键按下时，PE4 电平拉低（下降沿变化）。需配置 PE4 下降沿触发中断，实现按键事件实时响应（如 LED 翻转）。

（二）中断设计目标

检测 PE4 引脚下降沿（按键按下动作）
触发中断后翻转 LED 状态
确保中断标志正确清除，避免重复触发

三、外部中断配置全流程

（一）1. 使能 APB2 时钟（关键外设使能）

cpp 复制代码

// 使能 AFIO 时钟（必须！中断引脚映射依赖 AFIO）
RCC->APB2ENR |= (0x01 << 0);

AFIO 负责管理 GPIO 与 EXTI 中断线的映射关系，必须先使能其时钟才能配置引脚映射。

（二）2. 配置引脚 - 中断线映射（AFIO 寄存器操作）

cpp 复制代码

// 将 PE4 映射到 EXTI4 中断线
AFIO->EXTICR[1] |= (0x04 << 0);

EXTICR[1] 对应 EXTICR2 寄存器（数组索引 0 对应 EXTICR1 ，索引 1 对应 EXTICR2 ）
0x04 表示选择 PORT E（PE），左移 0 位对应 EXTI4 中断线
作用：建立 PE4 与 EXTI4 的硬件关联，使 EXTI4 能感知 PE4 的电平变化

（三）3. 使能 EXTI4 中断请求

cpp 复制代码

// 允许 EXTI4 中断线向 NVIC 发送请求
EXTI->IMR |= (0x01 << 4);

IMR（Interrupt Mask Register）寄存器第 4 位置 1，解除 EXTI4 的中断屏蔽，中断事件可传递到 NVIC。

（四）4. 配置下降沿触发模式（定义中断触发条件）

复制代码

// 配置 EXTI4 为下降沿触发
EXTI->FTSR |= (0x01 << 4);

FTSR（Falling Trigger Selection Register）第 4 位置 1，当 PE4 检测到电平从高→低变化时，触发中断请求。

（五）5. 配置 NVIC 中断优先级与使能

cpp 复制代码

// 配置中断优先级分组（假设 2 位抢占 + 2 位响应）
NVIC_SetPriorityGrouping(2);  

// 设置 EXTI4 中断优先级（抢占优先级 1，响应优先级 0 → 编码为 0100B = 4？需根据分组调整，此处示例为 6 简化）
NVIC_SetPriority(EXTI4_IRQn, 6);  

// 使能 EXTI4 中断
NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn);

优先级分组 ：通过 NVIC_SetPriorityGrouping 划分抢占优先级和响应优先级的位数，影响中断嵌套逻辑
优先级设置 ：NVIC_SetPriority 定义中断响应优先级，数值越小优先级越高
中断使能 ：NVIC_EnableIRQ 允许 NVIC 转发 EXTI4 中断到 CPU

（六）6. 实现中断处理函数（业务逻辑编写）

cpp 复制代码

// 定义全局标志位（控制 LED 状态）
volatile uint8_t flag = 0;  

void EXTI4_IRQHandler(void)
{
    // 检查 EXTI4 中断标志（确认中断源）
    if ((EXTI->PR & (0x01 << 4)) != 0)  
    {
        // 清除中断标志（必须手动写 1 清除，否则会重复触发）
        EXTI->PR |= (0x01 << 4);  
        
        // 翻转标志位
        flag = !flag;  
        
        // 模拟 LED 控制（根据 flag 切换状态，需实现 LED1 函数）
        LED1(flag);  
    }
}

中断标志检测 ：通过 EXTI->PR 寄存器判断中断是否由 EXTI4 触发
标志清除 ：写 1 清除 PR 寄存器对应位，否则中断会持续触发
业务逻辑：翻转标志位并控制 LED，实现 "按键按下→LED 翻转" 的交互

四、库函数版配置对比（简化开发流程）

若使用 STM32 标准外设库，配置流程更简洁：

cs 复制代码

void EXTI4_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

    // 1. 使能 AFIO 和 GPIOE 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);

    // 2. 配置 PE4 为输入模式（上拉/下拉，根据硬件决定）
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入（匹配按键硬件）
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);

    // 3. 配置引脚-中断线映射（PE4 → EXTI4）
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource4);

    // 4. 配置 EXTI4 中断模式
    EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line4;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发
    EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

    // 5. 配置 NVIC 中断
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        // 响应优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

// 中断处理函数（与寄存器版逻辑一致）
void EXTI4_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line4) != RESET)
    {
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4); // 清除中断标志
        flag = !flag;
        LED1(flag);
    }
}

库函数通过 GPIO_EXTILineConfig 简化引脚映射，EXTI_InitTypeDef 封装触发模式、中断使能等配置，降低了寄存器操作的复杂度。

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