STM32_3：EXTI和NVIC

1.外部中断EXTI

EXTI：External interrupt/event controller外部中断/事件控制器

1.外部中断基础知识

1.STM32外部中断框架

中断的概念：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件，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。

有20条外部中断线
有十六条是GPIO的中断线（0~15），同一个引脚号对应同一个line
第十九条line只在有ETH互联设备上才存在
GPIO的中断线要启用必须先要配置AFIO的寄存器EXTICRx

2.STM32外部中断机制框架

边沿检测：上升沿，下降沿或者双边沿
软件配置中断或者事件寄存器
屏蔽中断寄存器或事件寄存器
请求挂起寄存器
中断则发送给NVIC中断控制器
事件则产生一个脉冲响应

2.复用功能

1.什么是复用功能？

处理器的引脚本身默认就是一个普通的GPIO，但是它还可以被复用成其他功能，我们称之为一个引脚的复用功能

3.重映射

1.什么是重映射？

重映射属于复用功能的另外一个功能，可以把具有特殊功能的引脚，分配到其他引脚上去

如果某个功能被重映射了，那么这个功能将不再遵循其默认的默认分配。

2.中断嵌套控制器NVIC

NVIC：Nested Vectored Interrupt Controller 嵌套向量中断控制器

1.中断向量表

Cortex-M3内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断（异常）和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置。但是，STM32并没有使用CM3内核的全部东西，而是只用了它的一部分。STM32有84个中断，包括16个内核中断（异常）和68个可屏蔽中断，具有16级可编程的中断优先级。而STM32F103系列上面，16个内核中断（异常）不变，而可屏蔽中断只有60个（在107系列才有68个）

优先级号越小，优先级越高。

2.中断优先级分组

这60个中断，怎么管理呢？这就涉及到STM32的中断分组。STM32可以将中断分成5个组，分别为组0-4；同时，对每个中断设置一个抢占优先级和响应优先级。分组配置是由 SCB->AIRCR寄存器的bit10-8来定义的。SCB->AIRCR是在哪里的呢？由于这是CM3内核定义的

具体的分配关系如下所示：

CM3中定义了8个Bit用于设置中断源的优先级，而STM32只选用其中的4个Bit。抢占优先级的级别高于响应优先级，而数值越小所代表的的优先级越高，介绍一下抢占优先级、响应优先级的区别：

高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的；
抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断；
抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行；
如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；（中断号）

除此之外有两点需要注意：

打断的情况只会与抢占优先级有关，和响应优先级无关！（中断嵌套）
一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，比如分组2，设置好分组之后一般不会再改变分组。随意改变分组会导致中断管理混乱，程序出现意想不到的执行结果。

3.中断优先级控制函数结构体

中断优先级控制函数

NVIC_SetPriorityGrouping()。

中断优先级控制结构体参数 NVIC_InitTypeDef

NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪一个中断，这个可以在stm32f10x.h文件中查到每个中断对应的名字，如USART1_IRQn；
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义此中断的抢占优先级别； NVIC_IRQChannelSubPriority：定义此中断的响应优先级别；
NVIC_IRQChannelCmd：该中断是否使能。

NVIC_Init()函数初始化NVIC寄存器

IRQn ： Interrupt Request Number 中断请求编号或中断号

4.中断优先级设置步骤

1、系统运行后先设置中断优先级分组。调用函数。

2、针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级。

3、如果需要挂起/解挂，查看中断当前激活状态，分别调用相关函数即可。

5.项目：外部中断按键控制LED灯

按键控制LED的开发流程：

第一步：使能功能复用时钟

第二布，配置复用寄存器

第三步，配置中断屏蔽寄存器

固件库按键控制LED灯

外部中断EXTI结构体：

typedef struct {

uint32_t EXTI_Line;

EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;

EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;

FunctionalState EXTI_LineCmd;

}EXTI_InitTypeDef;

外部中断EXTI相关库函数：

void EXTI_DeInit(void);

void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);

FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);

void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);

注：EXTI 函数在misc.h

Miscellaneous /ˌmɪs.əˈleɪ.ni.əs/混杂的，各种各样的

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

检查指定的 EXTI 中断线路是否发生了中断请求，即查询该线路的中断标志位（Interrupt Flag）是否被置位。

工作原理

当配置好的外部中断触发条件（如上升沿）发生时，硬件会自动将对应的中断挂起位置 1。这个函数就是去读取这个状态位的值。

// 方式1：最常用的判断方式（推荐）

if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)

{

// 中断发生了，执行处理代码

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);

}

软件流程设计

初始化GPIO、AFIO（EXTI）外设时钟
初始化GPIO按键，初始化LED引脚
连接GPIO引脚到EXTI
初始化EXTI外部中断条件
NVIC
初始化NVIC嵌套中断控制器

编写外部中断函数

判断中断发生控制LED灯

cs 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "Exti.h"


void Exti_Init(void)
{
		
	GPIO_InitTypeDef Gpio_Initstructure;  
	EXTI_InitTypeDef Exti_Initstructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstructure;
	
	//
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	
	Gpio_Initstructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	Gpio_Initstructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_Init(GPIOA,&Gpio_Initstructure);
	
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);
	
	//
	Exti_Initstructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
	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);
	
	NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
	NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_Initstructure);
}

过程详解：

1.结构体声明和时钟使能

GPIO_InitTypeDef Gpio_Initstructure;

EXTI_InitTypeDef Exti_Initstructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstructure;

// 开启时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

注：如果不开启AFIO时钟，

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);将不会把PA0引脚连接到EXTI_Line0。实际上是在操作 AFIO 模块的寄存器。

引脚与EXTI的映射关系保持默认或随机，在STM32中，EXTI线默认没有连接到任何GPIO引脚，或者保持上一次的状态。

2.配置GPIO引脚

3.连接GPIO引脚到EXTI线路

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);

建立映射关系

将物理引脚PA0连接到EXTI_Line0中断线

注：多个引脚可共享同一条EXTI线（如PA0和PB0都连到EXTI_Line0）

4.配置EXTI模块（中断条件设置）

Exti_Initstructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 选择EXTI线路0

Exti_Initstructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式

Exti_Initstructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发

Exti_Initstructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能该线路

EXTI_Init(&Exti_Initstructure); // 应用配置

EXTI_Trigger_Rising：上升沿触发（低→高）

EXTI_Trigger_Falling：下降沿触发（高→低）

EXTI_Trigger_Rising_Falling：双边沿触发（变化就触发）

通道：

EXTI0_IRQn = 6, /*!< EXTI Line0 Interrupt */

EXTI1_IRQn = 7, /*!< EXTI Line1 Interrupt */

EXTI2_IRQn = 8, /*!< EXTI Line2 Interrupt */

EXTI3_IRQn = 9, /*!< EXTI Line3 Interrupt */

EXTI4_IRQn = 10, /*!< EXTI Line4 Interrupt */

EXTI9_5_IRQn = 23, /*!< External Line[9:5] Interrupts

EXTI15_10_IRQn = 40, /*!< External Line[15:10] Interrupts */

5.配置NVIC

// 1. 设置优先级分组

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

NVIC_PriorityGroup_2：2位抢占优先级，2位子优先级

抢占优先级：决定是否能打断其他中断（高优先级可抢占低优先级）

子优先级：相同抢占优先级时的响应顺序
// 2. 配置具体中断通道

NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 中断号

NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 抢占优先级

NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 子优先级

NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断

NVIC_Init(&NVIC_Initstructure);

硬件流程：

按键按下 → PA0电平：高 → 低
EXTI检测到下降沿 → 设置中断标志位
NVIC检查优先级 → 中断当前程序（如果允许）
CPU跳转到中断服务函数

$物理世界$
手指按下按键

↓
$芯片引脚$
PA0与GND接通 → 电压3.3V→0V

↓
$芯片内部GPIO$
检测到PA0=0（之前是1）

↓
$芯片内部EXTI$
发现"1→0"下降沿 → 置位中断标志

↓
$芯片内部连线$
通过金属线发送IRQ6信号

↓
$芯片内部NVIC$
接收信号 → 检查优先级 → 通知CPU

↓
$CPU核心$
暂停主程序 → 跳转到你的中断函数

↓
$执行代码$
你的灯控逻辑：亮1秒 → 灭1秒

↓
$检查$
EXTI_GetITStatus() ：确认是PA0中断

↓
$清理$
EXTI_ClearITPendingBit() ：清除中断标志

↓
$返回$
CPU回到主程序继续执行

补充：weak：弱定义；如果用户没有自己定义的中断函数，则系统默认执行系统自定义的中断函数，如果用户有定义中断函数则优先执行用户的中断函数。