从STM32 到SAM D21（二）：EIC 外部中断控制器配置详解

1. 引言

在上一篇博客中，成功搭建了 MPLAB 开发环境，初次体验了图形化配置的简单便捷，并点亮了开发板上的 LED。本篇将详细配置嵌入式开发/MCU开发中极为重要的外部中断（EI）。学习如何使用板载按键触发中断来翻转 LED。这不仅是按键检测的最佳实践，更是理解 SAM D21 事件驱动机制的起点。

2. 核心架构深度解析：SAM D21 EIC vs STM32 EXTI

对于熟悉 STM32 的开发者来说，配置外部中断通常涉及 GPIO、AFIO（或SYSCFG）、EXTI和NVIC这几个模块。而在 SAM D21 上，这一套逻辑被封装在了一个名为 EIC (External Interrupt Controller) 的外设中。二者中断架构的详细区别如下表所示。

特性维度	STM32 (以 F1/F4 为例)	Microchip SAM D21	深度差异解析
控制器名称	EXTI (External Interrupt/Event Controller)	EIC (External Interrupt Controller)	名称不同，但在系统总线上的位置类似。
引脚映射	Line 映射制 PA0, PB0, PC0 共用 EXTI0 线。这意味着你不能同时开启 PA0 和 PB0 的中断。	通道映射制 (Channels) 拥有 16 个外部中断通道 (EXTINT[0..15])。任意引脚都可以映射到这 16 个通道之一。	SAM D21 更灵活。虽然也存在共用通道的情况，但其复用矩阵（Multiplexing）更自由，且支持 NMI（不可屏蔽中断）。
去抖动 (Debounce)	无硬件去抖通常需要在软件中断服务函数中加延时或定时器来消抖。	硬件去抖支持 EIC 模块内部集成了数字滤波器，可直接配置是否开启滤波和去抖。	SAM 的突出功能。硬件直接过滤毛刺，不仅简化代码，还能避免因按键抖动导致的频繁无效中断唤醒 CPU，极大降低功耗。
时钟依赖	挂载在 APB 总线上，随系统时钟开启。	独立 GCLK 时钟 EIC 需要独立配置时钟源 (GCLK)。	这意味着 EIC 可以在 CPU 睡眠（甚至深度睡眠）且主时钟关闭时，依靠 32kHz 低速时钟独立工作并唤醒系统。
代码实现	`HAL_GPIO_EXTI_Callback()` 所有引脚共用一个或几个 Callback，需内部判断 Pin。	`EIC_CallbackRegister()` 针对每个引脚/通道独立注册回调函数。	Harmony 的 PLIB 提供了更现代的"注册机制"，避免了在 ISR 里写一堆 `if-else` 判断是谁触发的中断。

3. 按键控制 LED（基于 Harmony v3）

3.1 硬件准备与原理

本次使用的是 SAM D21 Curiosity Nano 评估板。该板自带板载调试器（nEDBG），插上 USB 就能仿真和打印串口，不需要额外的调试器。MPLAB X IDE版本为v6.25，xc32版本为v5.00。

输入：板载用户按键 SW0 。查阅原理图可知，它连接在 PA15 引脚上。
输出：板载黄色 LED LED0 。连接在 PB10 引脚上。
逻辑：按下 SW0 -> 触发下降沿中断 -> CPU 响应 -> 翻转 LED0 电平。

3.2 MCC 图形化配置步骤

打开 MPLAB X IDE创建好对应工程后，启动 MCC，开始配置硬件。

第一步：激活 EIC 模块

在左侧的 Device Resources （设备资源）栏中，找到 Peripherals -> EIC，双击将其添加到中间的 Project Graph 中。此时，EIC 模块就挂载到了项目中。

第二步：时钟配置

在 STM32 中，使能 GPIO 时钟通常只有一行代码（__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE）。但在 SAM D21 中，你需要显式地给 EIC "喂"时钟。

打开 Clock Configuration 视图，Plugins -> Clock Configuration。
找到 EIC 模块的时钟输入槽。
确保它连接到了一个有效的时钟发生器（GCLK Generator）。MPLAB Harmony v3 配置器的默认设置是让所有选定的外设以最大速度运行,连接的由DFLL产生的GCLK0 48MHz。建议选择内部超低功耗 32 kHz 振荡器作为 EIC 源时钟，以降低响应速度，从而避免按钮在长时间内产生误触发。

第三步：引脚配置

打开 Plugins -> Pin Configuration -> Pin Settings：

LED0 (PB10)：

Function: GPIO、Direction: Out、Latch: High (初始熄灭)

SW0 (PA15)：

Function 设置为 EIC_EXTINT11 （外部中断通道 11）。SAM D21 的引脚复用功能极其强大，PB11正是被复用为了EIC功能才能响应中断。Direction: In、Pull: Up (因为按键按下接地，平时需要上拉)

第四步：配置 EIC 模块

回到 Project Graph，点击 EIC 模块，在右侧的 Configuration Options 中进行精细化设置。启用EIC 11中断。边沿触发选择 Falling-edge detection，意味着仅在信号从高电平跳变到低电平（下降沿）的瞬间触发。启用硬件滤波，为引脚信号增加一个数字防抖滤波，滤除由于机械振动（如按键抖动）或噪声引起的短暂毛刺脉冲，确保只有稳定有效的边沿才会被识别。

此时点击system模块，在右侧 Configuration Options 中可以看到外部中断控制器已使能、中断优先级和回调函数，回调函数名称可以自定义。

3.3 生成代码与回调函数编写

点击 Generate ，MCC 会自动生成底层的 PLIB 代码（如 plib_eic.c, plib_eic.h）。

只需在 main.c 中编写外部中断逻辑。编写并注册一个中断回调处理函数。

main 函数

cs 复制代码

int main ( void ) {
    SYS_Initialize ( NULL );
    while ( true ) {
        SYS_Tasks ( );
    }
    return ( EXIT_FAILURE );
}

SYS_Initialize ( NULL );：一次性硬件初始化 。它会根据在图形化配置工具（MCC）中的所有设置，初始化MCU的时钟、引脚、外设（包括EIC中断）等。它内部已经将配置的 BUTTON_Handler 函数，注册为EIC通道11中断的服务程序。
while ( true ) 循环中的 SYS_Tasks ( );：驱动系统任务 。它轮询处理所有模块的后台状态机。对于中断而言，它的关键作用是：当中断标志在后台被硬件置位后，框架会在合适的时机（通常是在SYS_Tasks中）调用你注册的 BUTTON_Handler。

中断服务程序 (BUTTON_Handler 函数)

cs 复制代码

void BUTTON_Handler() {
    LED_Toggle(); 
    EIC_REGS->EIC_INTFLAG = (1 << 11); 
}

响应操作 ：执行中断发生时要做的动作，这里是 LED_Toggle()。
清除标志 ：手动清除EIC的中断标志位。如果不清除，硬件会认为中断请求持续存在，导致中断函数被无限重复调用。

4. 调试与总结

编译并下载程序到 SAM D21 Curiosity Nano。

现象：当你按下板子上的 SW0 按键时，LED0 会翻转亮灭状态。
验证去抖：如果手头有示波器，可以观察 PA15 引脚的波形。即使按键因为机械结构产生了几毫秒的抖动， LED 翻转也是干脆利落的，不会出现"按一下闪好几下"的现象，这归功于 EIC 强大的硬件去抖功能。

本篇详述了 SAM D21 在外部中断设计上的巧思：

更强的硬件支持：内置硬件滤波和去抖，释放 CPU 算力。
更灵活的时钟：EIC 独立时钟域设计，为低功耗唤醒铺平道路。
更现代的 API：基于回调函数的开发模式，让应用层代码更加整洁。