自学内容网 自学内容网
自学内容网 > 正文

[STM32] EXTI 外部中断 (三)

🕗 发布于 2024-11-08 06:49 stm32  单片机  嵌入式硬件  

文章目录

1.中断

1.1 中断系统
  1. 中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件(中断源)，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。
  2. 中断优先级：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源。
  3. 中断嵌套：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。
1.2 中断流程

在这里插入图片描述

  • 在主程序中，当他执行到某个地方时，这时无论主程序在干什么事情，只要满足了外设的中断条件，主程序都立即暂停，程序由硬件电路自动跳转到中断程序中。当中断程序执行完后，程序在返回被暂停的地方继续运行。
  • 右边就是中断嵌套的执行流程，当其中一个中断正在执行时，又有新的优先级更高的中断来，那么就会再次打断中断，然后执行新的中断；新的中断结束，再继续原来的中断，原来的中断结束，再继续主程序，这就是中断嵌套。

在这里插入图片描述

2.STM32 中断

  1. 68个可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADC、 USART、SPI、I2C、 RTC实时时钟等多个外设。
  2. 使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级。
2.1 EXTI（外部中断）
  • EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序。
  • 支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发
  • 支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断（意思是PA0和PB0不能同时使用，或者PA1、PB1、PC1等这样的）。
  • 通道数：16个GPIO_Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒。
  • 触发响应方式：中断响应/事件响应。
2.2 EXTI 的基本结构

在这里插入图片描述

  1. 最左边是GPIO口的外设，比如GPIOA、GPIOB、GPIOC等等，每个GPIO外设有16个引脚，所以进来16根线。

  2. EXTI模块只有16个GPIO的通道，但每个GPIO外设都有16个引脚，如果每个引脚都占用一个通道，那么EXTI的通道就不够用了，因此在这里就会有一个AFIO中断引脚选择的电路模块。

  3. 这个AFIO就是一个数据选择器，他可以在前面的3个GPIO外设的16个引脚中选择其中一个连接到后面EXTI的通道里，所以印证了前面我们所说的相同的Pin不能同时出发中断

  4. 通过AFIO选择之后的16个通道，就接到了EXTI边沿检测及控制电路上，同时下面还接入了4个外设；这些加起来就组成了EXTI的20个输入信号。

  5. 经过EXTI电路之后，分为了两种输出。上面部分接NVIC，用来触发中断；下面部分有20条输出线路接到了其他外设，用来触发其他外设中断，也就是事件响应。

  6. 输出分为两种, 触发中断和事件响应。

2.3 AFIO 复用IO口

AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义。
在STM32中，AFIO主要完成两个任务:复用功能引脚重映射、中断引脚选择。

在这里插入图片描述

2.4 EXTI 的框图

在这里插入图片描述

  1. 先是右边的输入线20根, 然后进入边沿检查电路, EXTI 可以上升沿或者下降沿触发或者是两个都触发, 然后信号进入或门。
  2. 硬件中断和软件中断接入进或门, 有一个1的话则输出1。所以支持的触发方式还有软件触发的方式。
  3. 上面是触发中断的, 下面是触发事件的。触发中断的话会置一个挂起寄存器, 就是相当于一个中断标志位, 如果置1的话, 会和中断屏蔽寄存器进入与门, 两个都是1的话才会触发中断。
  4. 下面的需要和事件屏蔽寄存器进入与门, 两个都是1的话才触发事件。
  5. 1 & x == x, 0 & x == 0, 与门为一个开关控制。
  6. 上面的是APB总线, 通过总线访问这些寄存器。

3.NVIC 基本结构

在这里插入图片描述

  1. NVIC是用来统一分配中断优先级和管理中断的。NVIC是一个内核外设，是CPU的助手；他有很多输入口，中断线路都可以接过去；线上画了斜杠，上面写了n，意思是一个外设可能同时占用多个通道，因此这里有n条线。
  2. NVIC只有一个出口，NVIC根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序，之后通过右边的输出口告诉CPU应该处理哪个中断。
3.1 NVIC 优先级分组

STM32的NVIC可以对优先级进行分组，分为抢占优先级和响应优先级。

  1. NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位(0~15)决定（值越小，优先级越高），这4位可以进行切分，分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级。
  2. 抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队。

在这里插入图片描述

4.配置 EXTI

4.1 AFIO 库函数

在这里插入图片描述

AFIO 库函数在GPIO 库函数中。

  1. GPIO_AFIODeInit，这个函数是用来复位AFIO外设的，调用一下这个函数，AFIO的配置就会全部清零。

  2. GPIO_PinLockConfig，用来锁定GPIO配置，调用这个函数，参数指定某个引脚，那这个引脚就会被锁定，防止意外更改。

  3. GPIO_EventOutputConfig，这个函数用来配置AFIO的事件输出功能的。

  4. GPIO_EventOutputCmd，也是用来配置AFIO的事件输出功能。

  5. GPIO_PinRemapConfig，用来进行引脚重映射，第一个参数选择要重映射的方式，第二个参数是新的状态。

  6. GPIO_EXTILineConfig，调用这个函数，就可以配置AFIO的数据选择器，来选择想要的中断引脚。

  7. PIO_ETH_MediaInterfaceConfig，和以太网有关的函数。

4.2 EXTI 库函数

在这里插入图片描述

  1. EXTI_DeInit，调用他，可以把EXTI的配置都清除，恢复成上电默认状态。

  2. EXTI_Init，根据结构体里面的参数配置EXTI外设，初始化EXTI。

  3. EXTI_StructInit，可以把参数的结构体变量赋一个默认值。

  4. EXTI_GenerateSWInterrupt，软件出发外部中断，调用这个函数，参数给一个指定的中断线，就能软件出发一次外部中断。

  5. FlagStatus EXTI_GetFlagStatus，可以获取指定的标志位是否被置1。

  6. EXTI_ClearFlag，可以对置1的标志位进行清除。

  7. ITStatus EXTI_GetITStatus，获取中断标志位是否被置1。

  8. EXTI_ClearITPendingBit，清除中断挂起标志位。

其中第5、6个函数和第7、8个函数的区别是：第5、6个函数是用在主程序中查看和清除标志位的；而第7、8个函数是在中断函数里查看和清除标志位的。

4.3 NVIC 库函数

在这里插入图片描述

  1. NVIC_PriorityGroupConfig，用来中断分组，参数是中断分组的方式。

  2. NVIC_Init，根据结构体里面指定的参数初始化NVIC。

  3. NVIC_SetVectorTable，设置中断向量表。

  4. NVIC_SystemLPConfig，系统低功耗配置。

4.4 配置EXTI 的步骤

  1. 配置RCC，把要涉及的外设的时钟都打开（不打开时钟，外设是无法工作的）；

  2. 配置GPIO，选择我们的端口为输入模式；

  3. 配置AFIO，选择我们的这一路GPIO，连接到后面的EXIT；

  4. 配置EXIT，选择边沿触发方式，比如上升沿，下降沿或者双边沿，以及选择触发响应方式，可以选择中断响应和事件响应（一般是中断响应）；

  5. 配置NVIC，给我们这个中断选择一个合适的优先级。

  6. 通过NVIC，外部中断信号就能进入CPU了，这样CPU才能收到中断信号，才能跳转到中断函数里执行中断程序。

NVIC不需要手动开启时钟，因为NVIC属于内核中的外设，内核中的外设是不需要手动开启时钟的。

4.5 初始化EXTI
#include "stm32f10x.h"  // Device header

void CountSensor_Init(void)
{
//1.配置RCC
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);  //开启GPIOB的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);  //开启AFIO的时钟
//RCC管的是内核外的外设
//AFIO也是APB2外设总线上的
//EXTI和NVIC两个外设时钟是一直都打开的，不需要我们再开启时钟
//NVIC是内核的外设，内核的外设不需要开启时钟

//2.配置GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstructure;
GPIO_Initstructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;//选择模式
GPIO_Initstructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14;//选择引脚
GPIO_Initstructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initstructure);//调用函数，初始化GPIOB外设

//3.配置AFIO
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource14);  //配置AFIO外部中断引脚
//当执行完这个函数后，AFIO的第14个引脚数据选择器就拨好了
//输入端被拨到了GPIO外设上，对应的就是PB14号引脚；输出端固定连接的是EXTI的第14个中断线路。
//这样PB14号引脚的电平信号就可以顺利通过AFIO，进入后面的EXTI电路了

//4.配置EXTI
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line14;//指定要配置的中断线
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;//指定选择的中断线的新状态
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;//指定外部中断线模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;//指定触发信号的有效边沿方式
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

//5.配置NVIC
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//配置优先级分组：先占优先级和从占优先级

//6.调用NVIC_Init函数
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI15_10_IRQn;//指定中断通道来开启或关闭
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;//指定抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//指定响应优先级
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，这样才能让CPU由主程序跳转到中断程序执行。


原文地址：https://blog.csdn.net/qq_43141726/article/details/143607830

免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！

相关文章

自学内容网
Copyright © 2015-2024