stm32---2.按键触发外部中断

需求：

我们要实现通过按下按键来触发外部中断，然后点亮LED灯。

中断简单来说，CPU在处理一件事的过程中，突然来了其他事件来需要CPU处理，然后CPU放下眼前的事，去处理突然来的事。这些事件就是中断。

CPU还有一个辅助人员：NVIC，可以帮助CPU进行筛选，根据优先级进行排序，选出一事件，然后让CPU处理。

一、以寄存器的方式实现

（1）时钟配置

在我使用的开发板上，PF8和PF10控制Key1和Key3，且这两个按键控制逻辑刚好相反。分别按下时，输出的电平信号相反，在后续的对应步骤中，在详细说明。
也就是意味着，我们现在需要打开PF------GPIOF的时钟。
除了GPIOF的时钟，还有AFIO，什么是AFIO？为什么需要打开它的时钟？
- 我们需要从中断来源的分类开始说起：
  - 内部其他控件
  - 片上外设
  - 外部中断

我们使用按键触发的是外部中断，不同于另外两种中断，另外两种中断，是可以直接与NVIC建立联系，而外部中断不可以。

这就好比CPU是皇帝，NVIC是宰相，内部其他控件是内廷近臣，片上外设是朝廷六部，它们有什么事，可以直接向宰相奏折。

而外部中断好比地方/外国使臣，它们肯定不能直接与宰相奏折呗！肯定需要进行一个机构进行统一管理（AFIO） ，最终在由另外一个机构与NVIC建立联系（EXIT）。

外部中断都是复用GPIO口，我使用的stm32包含GPIOA~GPIOG，一共有112根引脚，倘若这些引脚尝试的外部中断都与NVIC建立联系，那硬件电路设计不得非常复杂，而且占用空间吗？

所以通过AFIO将所有GPIO端口，相同的序号的引脚映射成一根，总数112根的引脚线被压缩成16根：EXIT0~EXIT15

在实际使用的使用，只需要关注使用的哪个GPIO，哪个引脚就可以了。

c 复制代码

RCC->APB2ENR |=RCC_APB2ENR_IOPFEN;
RCC->APB2ENR |=RCC_APB2ENR_AFIOEN;

（2）配置GPIO工作模式

由于此时stm32需要获取来自外部中断的信息，所以需要配置为输入模式，以及上/下拉的具体模式

c 复制代码

//输入模式--00
GPIOF->CRH&=~GPIO_CRH_MODE10;
GPIOF->CRH&=~GPIO_CRH_MODE8;

//上下拉输入模式--10
GPIOF->CRH|=GPIO_CRH_CNF10_1;
GPIOF->CRH&=~GPIO_CRH_CNF10_0;
GPIOF->CRH|=GPIO_CRH_CNF8_1;
GPIOF->CRH&=~GPIO_CRH_CNF8_0;

当我们完成了工作模式的配置以后，还需要给这个引脚设置一个默认的输入值，这个输入值如何设置，得参考按键的原理图：
- PF8连接着的K1，当我们按下的时候，这个线路就会导通，接地，因此就会输入低电平给引脚。所以我们需要设置PF8默认输出高电平，这样当按下的时候，就会由高变低 ，出现一个下降沿，可以作为促发中断的条件。
- 同理PF10连接着的K3，当我们按下的时候，这个线路就会导通，接地，因此就会输入高电平给引脚。所以我们需要设置PF10默认输出低电平，这样当按下的时候，就会由低变高 ，出现一个上升沿，可以作为促发中断的条件。

中断触发的条件有三种：

上升沿触发

下降沿触发

上升沿和下降沿都触发

c 复制代码

//以上是包含，上下拉两种模式，我们要选择其中一种
GPIOF->IDR|=GPIO_IDR_IDR8;//默认上拉
GPIOF->IDR&=~GPIO_IDR_IDR10;//即默认是下拉

（3）配置AFIO 配置引脚复用选择

我们已经知道，AFIO将GPIOA~GPIOF的112根引脚映射成了最终的16根引脚，从EXIT0 ~ EXIT15。而我们使用的PF10和PF8，对应的就是EXIT8和EXIT10。

实际的寄存器中是将这16根引脚的配置，划分到了四个寄存器中：

我们要使用的10和8号引脚就属于EXTICR这个寄存器中。

在完成了查找引脚的工作以后，我们还需要说明这个引脚是属于哪一个GPIO端口的，我们可以看到每一个EXTIx中都有四位来表示是哪一个GPIO端口的，自然是PF：0101；

c 复制代码

 //可以先清零对应位
AFIO->EXTICR[2]&=~AFIO_EXTICR3_EXTI10;
AFIO->EXTICR[2]&=~AFIO_EXTICR3_EXTI8;
//配置对应位
AFIO->EXTICR[2]|=AFIO_EXTICR3_EXTI10_PF;
AFIO->EXTICR[2]|=AFIO_EXTICR3_EXTI8_PF;

（4）EXIT

现在我们可以来配置这个与NVIC建立联系的寄存器了。

如何建立联系？

自然很好理解，换一个问法就是如何触发中断？

有三种触发中断的方式，

对于PF10我们采用的是上升沿的触发方式
对于PF8我们采用的是下降沿的触发方式

除了这个以外，还有需要对事件屏蔽寄存器进行配置，我们需要让NVIC看到这个中断事件。因此，

将对应位给它置1.

c 复制代码

//4.配置EXTI
//首先上升沿触发有效
EXTI->RTSR|=EXTI_RTSR_TR10;

EXTI->RTSR|=EXTI_FTSR_TR8;

//还配置屏蔽寄存器---是不是应该打开 0是屏蔽 1是打开
EXTI->IMR|=EXTI_IMR_MR10;
EXTI->IMR|=EXTI_IMR_MR8;

（5）NVIC的配置

最后就需要我们的大宰相NVIC，来进行最终的配置，前面我们已经提到了，它是帮助CPU筛选要处理的中断程序的：

主要是设置优先级类型
设置优先级
最后打开中断使能，等待最终中断的产生

c 复制代码

//5.配置NVIC
//5.1配置优先级的类型，有五种
NVIC_SetPriorityGrouping(3);  //全部是抢占优先级
//配置 哪个中断的优先级
NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,3);
NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn,3);
//中断使能
NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn);

（6）完善中断处理程序

通常当产生多个中断事件，这些事件都会交付给CPU处理，没被CPU处理的事件，就会处于挂起状态。
当我们进入中断程序要处理该事件时，第一件事就是取消该事件的挂起状态。
然后在判断是否真正的产生对应信号，比如我们设置的是上升沿触发，那我们就还需要读取对应引脚是否处于高电平。
最后就可以实现一些功能了

注意：

中断程序，尽量要保证简短，不能太过冗余

尽量不要写延时函数，循环语句之类的。

我们通常会定义一个全局的标志位，在中断中置1或0。然后在主函数中，根据这个标志位值，执行一些相应的操作

中断函数名都是固定的，我们可以去中断向量表 中去寻找：

c 复制代码

//中断处理程序  中断向量表中寻找
void  EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    //进入中断程序以后，需要将挂起位清零
    //写1，清零
    EXTI->PR|=EXTI_PR_PR10;
   
    if((GPIOF->IDR&GPIO_IDR_IDR10)!=0)
    {
    		//翻转LED
        Int_LED_Toggle(LED1);
    }
}

void  EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
    //进入中断程序以后，需要将挂起位清零
    //写1，清零
    EXTI->PR|=EXTI_PR_PR8;

    if((GPIOF->IDR&GPIO_IDR_IDR8)!=1)
    {
        Int_LED_Toggle(LED2);
    }
}

二、以HAL的方式实现

1.前置知识说明

这部分内容，我将带着大家来梳理一下通过HAL库的方式实现按键触发外部中断控制LED灯的亮灭。

首先，我们来看原理图，看一下我们需要的外设信息：

我们要使用KEY1和KEY3，来控制两个LED灯的亮灭，这是为什么呢？
因为这两个按键的控制逻辑恰好相反，我们可以来感受不同逻辑下，实现相同的功能。
首先是KEY1，可以看到它外接GND，这就意味着，当我们按下按键的时候，整个线路导通，PF8就会输入一个低电平给单片机。
而KEY2的逻辑，就相反，它外接VCC，所以导通的时候，就会输入给PF10高电平。
那如何通过按键来触发外部中断呢？
在此之前，我们已经介绍了触发外部中断的三种情况：
- 上升沿触发
- 下降沿触发
- 上升沿和下降沿都会触发

因此，我们可以给PF8和PF10设置一个初始值；

KEY1按下之后，就是一个低电平，所以我们让PF8默认输入高电平，按下之后，电平由高变低，就形成了一个下降沿。
同理PF10就默认输出低电平，按下按键之后就变成高电平，电平由低变高，就形成了一个上升沿。

2.Cubemx的配置

现在我们可以打开CubeMX来进行一个图像化的配置：

首先选择我们要使用的引脚，进行模式的配置

外部中断是复用引脚，所以在给引脚进行配置的时候，有配置的选项：EXITx

2.引脚具体模式的配置以及打开NVIC的使能

如图所呈现的就是PF8配置情况，下降沿触发，默认输入高电平。

打开这个外部中断使能

3.优先级类型选择和优先级的配置

我们只对抢占优先级进行了一个配置。设置为3

常规配置：

晶振类型选择
dubug选择单总线one-wire模式
时钟树，高速外部时钟8Mhz，经过9倍频为72Mhz，然后还需要给APB1进行分频。
工程管理的配置：
- 命名
- 选择IDE
- 保留必要文件和生成外设的.c和.h文件
  （完整的图示说明可以见我写的第一篇）

3.在VScode中实现

这里面包含了各种中断，找到我们要使用的两个中断
我们可以看到这两个中断调用的都是同一个函数，只是传递的参数不一样。

我们鼠标移动到指定位置，按住Ctrl 点击，然后就可以跳转

在这里，代码已经帮助我们完成了产生中断进入中断程序是，挂起状态清除的工作。
然后可以看到调用了一个回调函数。

这是一个弱实现的一个函数，因此我们就可以对它进行一个重写，写我们目标的中断程序。

中断程序要保证简短，尽量不要写循环，延时之类的，我们可以给我们的按键定义两个静态的状态全局变量，当按下按键的时候，触发外部中断，在中断程序中，将其置1.然后再主函数的死循环中，检测这个状态变量的变化，执行相应的操作。

c 复制代码

static uint8_t KEY1_State=0;
static uint8_t KEY2_State=0;

c 复制代码

while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_10)==1&&KEY2_State==1)
    {
      HAL_Delay(20);
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,LED2_Pin);
      KEY2_State=0;

    }

     if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_8)==0&&KEY1_State==1)
    {
      HAL_Delay(20);
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,LED1_Pin);
      KEY1_State=0;

    }

c 复制代码

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  if(GPIO_Pin==KEY1_Pin)
  {
    KEY1_State=1;
  }
  if(GPIO_Pin==KEY2_Pin)
  {
    KEY2_State=1;
  }

}