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【嵌入式实训】STM32中断处理机制及外部中断使用方法

2022-11-30 563
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简介： 理论知识 STM32系列处理器外部中断/事件控制器的原理 共19个外部中断线，其中GPIO端口以下图的方式连接到16个外部中断/事件线上： 另外三种其他的外部中断/事件控制器的连接如下：EXTI 线 
本文首发于稀土掘金。该平台的作者 逐光而行 也是本人。

理论知识

STM32系列处理器外部中断/事件控制器的原理

image.png

共19个外部中断线，其中GPIO端口以下图的方式连接到16个外部中断/事件线上：

image.png

image.png

image.png

  • 另外三种其他的外部中断/事件控制器的连接如下：EXTI 线 16 连接到 PVD 输出，EXTI 线 17 连接到 RTC 闹钟事件，EXTI 线 18 连接到 USB 唤醒事件
  • 每个输入线可以独立地配置输入类型（脉冲或挂起）和对应的触发事件（上升沿或下降沿触发， 或者双边沿都触发）。
  • 每个输入线都可以被独立屏蔽。挂起寄存器保持着状态线的中断要求。

STM32系列处理器外部中断/事件控制器的相关寄存器

（1）中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）；

（2）事件屏蔽寄存器（EXTI_EMR）；

（3）上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR）；

（4）下降沿触发选择寄存器（EXTI_FTSR）；

（5）软件中断事件寄存器（EXTI_SWIER）；

（6）挂起寄存器（EXTI_PR）

寄存器映像：

image.png

实验电路原理图

image.png
核心板上一共有四个普通按键S1-S4，分别通过上拉电阻与STM32的PD0-PD3相连，另一端接地，每次按键将在引脚上产生一个负脉冲。

实验要求

  • 在四个中断按键中任意选择两个实现控制功能，控制8位流水灯旋转的方向，一个使流水灯左转，一个使流水灯右转。
  • 剩下两个按键控制流水灯的转速，一个加速，一个减速。

程序主要代码记录如下：

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "exti.h"

uint16_t time=500;
int flag=1;

int main(void)
{
    Delay_Init();               //延时初始化

    LED_Hardware_Init();        //LED初始化

    EXTI_Software_Init();     //外部中断初始化

    while(1)

    {

            //__WFI();              // cpu sleep , wait for interrupt to wake up

        //LED状态取反程序在exti.c中

      if(flag==1){

        LED_TOGGLE(LED1_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED1_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED2_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED2_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED3_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED3_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED4_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED4_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED5_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED5_PIN);
        Delay_ms(time);
        
        LED_TOGGLE(LED6_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED6_PIN);
        Delay_ms(time);

       
        LED_TOGGLE(LED7_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED7_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED8_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED8_PIN);
        Delay_ms(time);
    }

        if(flag==2){

        LED_TOGGLE(LED8_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED8_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED7_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED7_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED6_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED6_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED5_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED5_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED4_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED4_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED3_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED3_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED2_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED2_PIN);
        Delay_ms(time);

        LED_TOGGLE(LED1_PIN);
        Delay_ms(time);
        LED_TOGGLE(LED1_PIN);
        Delay_ms(time);
    }

    if(flag==3){
        time+=200;
    }
    if(flag==4){ 
        time-=200;
    }
    }     
}

exti.c

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"

extern uint16_t time;
extern int flag;

/*******************************************************

函数名称：Exti_Init

输入参数：无

函数作用：外部中断初始化

返回参数：无

********************************************************/

void EXTI_Software_Init(void)

{

    //定义结构体变量
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    //开启时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

    //端口初始化

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =     GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;//选择端口

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;   //选择工作模式  浮空输入

    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOD

    //中断线配置
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource0);
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource1);
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource2);
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource3);
    
    //中断触发方式
    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);
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line1;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line2;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line3;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;            //使能按键所在的外部中断通道

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//先占优先级0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;       //子优先级0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;             //使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;            //使能按键所在的外部中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//先占优先级0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;       //子优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;             //使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;            //使能按键所在的外部中断通道

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//先占优先级0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;       //子优先级2
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;             //使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;            //使能按键所在的外部中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//先占优先级0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03;       //子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;             //使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

 

/**********************************************************

*功  能：外部中断0响应函数

*参  数：无

*返回值：无

**********************************************************/

void EXTI0_IRQHandler(void)

{

    //from left to right

    //if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)   //检查指定的EXTI0线路触发请求发生与否

if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)    //检查指定的EXTI1线路触发请求发生与否

    {    
        flag=1;
    }
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);         //清除EXTI0线路挂起位
}

 

/**********************************************************

*功  能：外部中断1响应函数

*参  数：无

*返回值：无

**********************************************************/

 

void EXTI1_IRQHandler(void)

{

    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET)    //检查指定的EXTI1线路触发请求发生与否
    {    
        flag=2;
    }
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);          //清除EXTI1线路挂起位
}

 

/**********************************************************

*功  能：外部中断2响应函数

*参  数：无

*返回值：无

**********************************************************/

void EXTI2_IRQHandler(void)

{

    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line2) != RESET)     //检查指定的EXTI2线路触发请求发生与否

    {    
        flag=3;
    }
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);           //清除EXTI2线路挂起位
}

 

/**********************************************************

*功  能：外部中断3响应函数

*参  数：无

*返回值：无

**********************************************************/

void EXTI3_IRQHandler(void)

{

    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3) != RESET)     //检查指定的EXTI3线路触发请求发生与否
    {    
        flag=4;
    }
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);
}

代码思路说明

  • 执行流水灯相应操作的程序我写在了main.c中的main函数中，并通过设置全局变量，使中断响应函数改变该全局变量的值，从而触发操作。

（一开始我想把操作程序直接写在中断响应函数中，经老师指导，认为这样是复用性很差的写法，于是修改了）

  • 关于多个函数间全局变量的使用，可在一个函数的声明语句之后声明该变量，并在同一文件夹下的其他文件中通过extern引入该变量。

（复习c语言）

  • 关于流水灯左转右转的代码我写的这一版还稍显冗余。也许有一种能在for循环中调用传入参数的函数的写法，各位小伙伴自行摸索了哈。因为精力有限，我也不细究太多了。

一点感悟：

  • 代码其实不是我们从0创造的，老师提供了整一个工程项目文件，我们只需要把一些关键文件的关键函数进行修改即可。不过在这个改代码的过程中我也学会了很多东西。
  • 嵌入式讲求软硬结合，在实际连接到开发板上进行操作尝试的过程中，我突然理解了很多步骤的意图，这是我单纯看代码时迟迟领悟不到的。所以说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。
文章标签：
C语言
关键词：
STM32嵌入式
嵌入式STM32
STM32外部中断
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