STM32 外部中断实战：对射式计数器和编码器计数器，两个实验跑通 EXTI

本文是上一篇《STM32 中断入门：中断系统 + 外部中断 EXTI，一篇讲透》的

续篇（实验篇）

。上一篇讲了 EXTI 的原理，这一篇直接上手做两个实验：对射式计数器、编码器计数器，把外部中断的 "五步配置法" 和中断函数写法彻底跑通。

如果你还没看原理篇，建议先读一下，尤其是外部中断的配置流程，这篇的代码就是它的落地。

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实验一：对射式计数器

1. 实验现象与原理

先用对射式红外传感器做个计数器。硬件连接如下：

原理：

• OLED 用来显示程序的现象（计数值）；

• 当挡光片或编码盘在对射式红外传感器中间经过时，传感器 DO 口就会输出电平跳变的信号；

• 这个电平跳变信号触发 STM32 PB14 号口的外部中断；

• 在中断函数内执行变量 ++ 的程序；

• 主循环里调用 OLED 显示这个变量。

简单说就是：传感器挡一下 → PB14 产生一个下降沿 → 触发外部中断 → 计数加 1 → OLED 刷新显示。

2. 外部中断的 "五步配置流程"

写代码之前，先把配置流程记下来，这是外部中断的通用套路（库函数方式）：

1. 配置 RCC：把用到的外设时钟都打开（GPIO、AFIO）；

2. 配置 GPIO：选择端口为输入模式（浮空 / 上拉 / 下拉）；

3. 配置 AFIO：选择我们用的这一路 GPIO，连接到后面的 EXTI；

4. 配置 EXTI：选择边沿触发方式（上升沿 / 下降沿 / 双边沿），以及触发响应方式（中断响应或事件响应）；

5. 配置 NVIC：给这个中断选一个合适的优先级。

最后，通过 NVIC，外部中断信号就能进入 CPU，CPU 才能收到中断信号、跳转到中断函数执行中断程序。这五步就是外部中断的配置流程。

3. CountSensor.c 完整代码与解析

#include "stm32f10x.h"    // Device header

//第一步都是先写初始化函数
void CountSensor_init(void)
{
    //在这里就要进行外部中断的配置
    //a.配置RCC，把用到的外设时钟都打开（GPIO、AFIO）
    //b.配置GPIO，选择端口为输入模式
    //c.配置AFIO，选择这一路GPIO连接到后面的EXTI
    //d.配置EXTI，选择边沿触发方式、触发响应方式
    //e.配置NVIC，给这个中断选一个合适的优先级
    //这五步就是外部中断的配置流程

    /*第一步：开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);    //开启GPIOB的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);    //AFIO也是APB2总线上的外设
    //如不清楚哪个外设接在哪个总线上，可以转到函数定义，看参数列表
    //EXTI和NVIC两个外设的时钟是一直都打开着的，不需要再开启，内核的外设不需要开启时钟
    //RCC管理的都是外核的外设

    /*第二步：配置GPIO*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruture;    //定义结构体
    GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;    //选择上拉输入，默认高电平
    GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
    GPIO_InitStruture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruture);    //初始化GPIOB外设
    //其他外设使用GPIO时，如果不清楚该配置什么模式，可以看参考手册GPIO一章的"外设GPIO配置表"

    /*第三步：配置AFIO外设*/
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);    //把PB14连接到EXTI的中断线

    /*第四步：配置EXTI外设*/
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;    //指定要配置的中断线（第14号线）
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;    //使能
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;    //中断模式
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;    //指定触发边沿：下降沿
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    //将EXTI第14线路配置为：中断模式 + 下降沿触发 + 开启中断
    //这样PB14的电平信号就能通过EXTI通向下一级NVIC了

    /*第五步：配置NVIC外设*/
    //NVIC是内核外设，它的库函数在杂项文件（misc.h）里
    //配置中断之前，先指定中断分组，再用NVIC_Init初始化
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //分组2：2位抢占 + 2位响应
    //注意：分组方式整个芯片只能用一种，这个分组的代码整个工程只需要执行一次
    //如果放在模块里分组，要确保每个模块选的都是同一个分组
    //也可以放在主函数最开头，这样模块里就不用再分组了
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;    //指定中断通道（EXTI10~15共用这个通道）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    //使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;    //抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;    //响应优先级
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

//外部中断的信号从GPIO到AFIO，再到EXTI，再到NVIC，最终通向CPU，
//这样CPU才能由主程序跳转到中断程序执行。
//那么中断程序放在哪里呢？这就需要写一个中断函数了。
//STM32中中断函数的名字是固定的，每个中断通道对应一个中断函数，
//名字可以参考启动文件（startup_stm32f10x_md.s），
//里面以IRQHandler结尾的字符串就是中断函数的名字。

uint16_t countsensor_Get(void)    //在这个模块写一个Get函数，返回计数变量
{
    return countsensor_count;
}

void EXTI15_10_IRQHandler(void)    //中断函数都是无参无返回值的，名字写错就进不了中断
{
    //中断函数里，一般先进行中断标志位判断，确保是我们想要的中断源触发的
    //因为这个函数EXTI10~EXTI15都能进来，所以要判断是不是EXTI14进来的
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)
    {
        //如果是，就执行中断程序
        countsensor_count++;
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
        //中断程序结束后，一定要调用清除中断标志位的函数
        //只有中断标志位置1了，程序才会跳转到中断函数
        //如果不清除标志位，它会一直申请中断，程序就会不断响应中断，卡死在中断函数里
    }
}
//注意：中断函数不需要声明，因为它不需要被调用，是自动执行的

几个容易忽略的点：

• 为什么选上拉输入：传感器 DO 空闲时输出高电平，挡光时拉低，配合下降沿触发正好。上拉输入保证默认电平稳定为高。

• 为什么是 EXTI15_10_IRQn ：PB14 属于 EXTI14，而 EXTI10~15 共用同一个中断通道（中断函数 EXTI15_10_IRQHandler），所以要在函数里判断到底是哪条线触发的。

• 清除标志位不能忘 ：EXTI_ClearITPendingBit 不调用，中断会反复触发，程序卡死在中断里。

4. CountSensor.h

#ifndef ___COUNT_SENSOR_H
#define ___COUNT_SENSOR_H

void CountSensor_init(void);
uint16_t countsensor_Get(void);

#endif

5. Main.c

#include "stm32f10x.h"    // Device header
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "LightSensor.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSensor.h"

uint8_t Key_Num;    //全局变量
uint8_t LightSensor;

int main()
{
    OLED_Init();
    CountSensor_init();

    OLED_ShowString(2, 1, "COUNT:");
    while (1)
    {
        OLED_ShowNum(2, 8, countsensor_Get(), 5);
    }
}

主循环里只做一件事：不断把 countsensor_Get() 的值刷到 OLED 上。计数本身完全在中断里完成 ------ 这就是 "中断式" 和 "轮询式" 最本质的区别。

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实验二：编码器计数器

1. 原理与接线

旋转编码器旋转时会输出 A、B 两路相位相差 90° 的方波。通过判断两路信号的相位关系，就能知道旋转方向和圈数。接线如下：

（上图为 OLED 下方被遮住的接线图）

这里把编码器的 A、B 两相分别接到 PB0 和 PB1，各用一路外部中断（EXTI0、EXTI1），配合电平判断实现 "正转加一、反转减一"。

2. Encoder.c 完整代码与解析

#include "stm32f10x.h"    // Device header

void Encoder_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);    //开启GPIOB的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);    //开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟

    /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);    //将PB0、PB1引脚初始化为上拉输入

    /*AFIO选择中断引脚*/
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);    //将外部中断0号线映射到GPIOB，即选择PB0为外部中断引脚
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);

    /*EXTI初始化*/
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;    //定义结构体变量
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;    //选择配置外部中断的0号线和1号线
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;    //使能
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;    //中断模式
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;    //下降沿触发
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);    //配置EXTI外设

    /*NVIC中断分组*/
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //配置NVIC为分组2
    //即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
    //此分组配置在整个工程中仅需调用一次
    //若有多个中断，可以把此代码放在main函数内、while循环之前
    //若调用多次配置分组的代码，后执行的配置会覆盖先执行的配置

    /*NVIC配置*/
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;    //定义结构体变量
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;    //选择EXTI0线
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    //使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;    //抢占优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;    //响应优先级1
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;    //选择EXTI1线
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    //使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;    //抢占优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;    //响应优先级2
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

int16_t Encoder_Num;

int16_t Encoder_Get(void)
{
    int16_t temp;
    temp = Encoder_Num;
    Encoder_Num = 0;    //读完后清零，下次从0开始累计
    return temp;
}

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetFlagStatus(EXTI_Line0) == SET)
    {
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)    //PB0跳变时判断PB1电平
        {
            Encoder_Num--;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

void EXTI1_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetFlagStatus(EXTI_Line1) == SET)
    {
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)    //PB1跳变时判断PB0电平
        {
            Encoder_Num++;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
    }
}

方向判断的核心思路（正交解码的 "土办法"）：

• 当 PB0（A 相） 产生下降沿时，去读 PB1（B 相） ：如果 B 相是低电平，说明是正转，Encoder_Num++；反过来如果在 PB1 下降沿时读 PB0 为低，则 Encoder_Num--。

• 因为 A、B 相相位差 90°，旋转方向不同时，一个边沿到来时另一相的电平状态也不同 ------看 "谁先谁后" 就知道转了哪个方向。

Encoder_Get() 读完后把内部变量清零，主函数里 Num += Encoder_Get() 累加，这样计数不会丢，也不会重复。

3. Encoder.h

#ifndef ___ENCODER_H
#define ___ENCORDE_H

void Encoder_Init(void);
uint16_t Encoder_Get(void);

#endif

4. Main.c

#include "stm32f10x.h"    // Device header
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "LightSensor.h"
#include "OLED.h"
#include "Encoder.h"

uint8_t Key_Num;    //全局变量
uint8_t LightSensor;
int16_t Num;

int main()
{
    OLED_Init();
    Encoder_Init();

    while (1)
    {
        Num += Encoder_Get();
        OLED_ShowString(3, 1, "count");
        OLED_ShowSignedNum(3, 7, Num, 5);
    }
}

注意这里用 OLED_ShowSignedNum（有符号显示），因为 Num 是 int16_t，正转显示正数、反转显示负数。

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中断编程的三个注意点

做完两个实验，最后记住这三条，能帮你少踩很多坑：

1. 中断函数里不要执行耗时过长的代码

中断是处理 "突发事情" 的，函数要简短快速 。别一进中断就 Delay 几百毫秒 ------ 你为了一个突发的事情赖在中断里不出来，主程序就会被严重阻塞。

2. 不要在中断函数和主函数里操作同一个硬件

尤其是 OLED 这类显示函数：既在主程序里调用、又在中断里调用，OLED 就会显示错乱。正确做法是：在中断里只操作变量或标志位，中断返回后，主循环再根据变量去显示、去操作硬件。这样既保证中断简短快速，又避免硬件冲突。

3. 多用变量和标志位，减少代码耦合

在其它地方也可以多用变量、标志位来降低代码之间的耦合：让各部分代码相互独立，仅使用变量、标志位或函数作为接口，程序会更清晰，也更健壮。

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小结

这两个实验把上一篇的原理全部落到了代码上：

• 对射式计数器：传感器边沿 → PB14 外部中断 → 中断里计数 → 主循环 OLED 显示；

• 编码器计数器：A/B 两相各接一路外部中断，在中断里互读另一相电平判断方向，实现正反转计数；

• 两段代码都遵循同样的五步配置法：RCC → GPIO → AFIO → EXTI → NVIC；

• 中断函数统一套路：判断标志位 → 执行逻辑 → 清除标志位。

把这套配置流程和中断写法记住，STM32 的其它中断（定时器、串口、DMA 事件）配置思路都是一样的，只是把 "GPIO + AFIO" 换成对应的外设而已。