STM32LL库系列教程（四）——外部中断

 **开发平台**  :  
 正点原子  探索者STM32F407ZET6
 cube mx：V 5.1.0
 keil uVision5

项目地址：https://github.com/liliang1918/STM32LL

注意：
本教程默认读者已经对stm32和cubemx软件有一定了解；
为节省篇幅，详细配置cubemx的步骤仅在第一篇中说明，以后仅会简略介绍配置相关内容。

STM32LL库系列教程（四）——外部中断
实验目的：学会GPIO_IDR寄存器操作；
		 学会EXIT_PR寄存器操作；
		 学会外部中断的原理（重点）；
		 了解按键消抖
实验现象：按下按键KEY_UP  LED1翻转一次（红灯）；
		 按下KEY2 LED2翻转一次（黄灯）

1. 配置cubemx

1.1 配置LED

板载的LED是PF9，PF10引脚，配置为Output即可

1.2 配置按键

配置GPIO为EXIT

注意：如下原理图
WK_UP(PA0)按下按键会接到3.3V，我们配置中断类型为上升沿中断，内部下拉，当按下按键后，GPIO电平由低变高，触发上升沿中断
KEY0(PE2)按下会接到地，我们配置中断类型为下降沿中断，内部上拉，当按下按键后，GPIO电平由高变低，触发下降沿中断

1.3 配置中断优先级

这里就选用系统默认的优先级了，不做修改，具体含义在后面再具体解释

2.编写代码

2.1 main.c

因为只对中断进行响应和操作，在这里对main函数中的while（1）中是不需要编写代码的。

2.2 stm32f4xx_it.c

stm32f4xx_it.c是存放各类中断服务函数的文件。

首先，对EXIT0的（PA0），因为正点原子的开发板并没有涉及硬件防抖，因此我们需要软件进行按键防抖，否侧，会导致按一次按键，会进入多次中断的问题。读者也可以把按键防抖的程序去掉再看一看效果如何。

在EXTI0_IRQHandler(void)函数中，LL库自身做了判断、清除标志位的操作，保证了程序不会一直卡在中断服务函数中

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */
	LL_mDelay(10);
	if(LL_GPIO_IsInputPinSet(GPIOA,LL_GPIO_PIN_0)==SET)//按键消抖
			LL_GPIO_TogglePin(GPIOF,LL_GPIO_PIN_9);//翻转LED1
  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
  if (LL_EXTI_IsActiveFlag_0_31(LL_EXTI_LINE_0) != RESET)//检验EXIT0的标志位
  {
    LL_EXTI_ClearFlag_0_31(LL_EXTI_LINE_0);//清除EXIT0的标志位
    /* USER CODE BEGIN LL_EXTI_LINE_0 */
		
    /* USER CODE END LL_EXTI_LINE_0 */
  }
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}

同理对 EXTI2_IRQHandler(void)

自此，程序编写完成。程序可以下到开发板，观察现象了。

3.相关寄存器介绍

3.1 GPIO 端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) (x = A…I)

在第二节中，我们介绍了GPIOx_ODR，这个是操作输出端口的，而GPIOx_IDR就是读取输入端口电平状态的

我们通过调用LL_GPIO_IsInputPinSet这个函数来读取GPIO的输入，在按键消抖程序中，通过10ms后的按键状态，即可判断是真实按下，还是抖动。

__STATIC_INLINE uint32_t LL_GPIO_IsInputPinSet(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t PinMask)
{
  return (READ_BIT(GPIOx->IDR, PinMask) == (PinMask));
}

3.2 挂起寄存器 (EXTI_PR)

在进入中断服务函数 EXTI2_IRQHandler(void)后，LL库会自行提供函数LL_EXTI_IsActiveFlag_0_31(LL_EXTI_LINE_0)判断是否是由外部中断线0引发的中断并清除标志位，对这两个函数，他们都是操作挂起寄存器 (EXTI_PR) 来实现对应的功能的。

首先是LL_EXTI_IsActiveFlag_0_31(LL_EXTI_LINE_0)

__STATIC_INLINE uint32_t LL_EXTI_IsActiveFlag_0_31(uint32_t ExtiLine)
{
  return (READ_BIT(EXTI->PR, ExtiLine) == (ExtiLine));
}

若PR0 =1，则中断线0，发生了相应的边沿事件，进一步确认中断的发生。

对于LL_EXTI_ClearFlag_0_31(LL_EXTI_LINE_0);

__STATIC_INLINE void LL_EXTI_ClearFlag_0_31(uint32_t ExtiLine)
{
  WRITE_REG(EXTI->PR, ExtiLine);
}

在确认中断线发生中断后，再对相应位写1，即可清除。

因为 NVIC 的这些寄 存器都是写 1 有效的，写 0 是无效的。
写1清除不太符合正常逻辑，记住即可

4. 补充知识点

4.1 NVIC(嵌套向量中断控制器)

本部分内容参考了正点原子F4开发指南的 5.2.6 节 中断管理函数

4.1.1 中断分组

STM32F4 将中断分为 5 个组，组 0~4。该分组 的设置是由 SCB->AIRCR 寄存器的 bit10~8 来定义的。具体的分配关系如表 5.2.6.1 所示：

4.1.2 抢占优先级与响应优先级

抢占优先级的 级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。
这里需要注意两点：
第一，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；
第二，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。而抢占优先级相同的中断，高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。

4.1.3 cubemx配置的解释

对于文章一开始对NVIC的配置，在这里就可以解释一下了。CUBEMX默认选择4位抢占优先级，0位响应优先级，因此，抢占优先级的范围是0-15，数字越小，优先级越高，响应优先级可以配置为0-1；默认所有中断的抢占优先级都是0（最高），都不能互相打断。

4.1.4 中断向量表

为了严谨，在这里补充一个不常遇到的情况——抢占优先级和响应优先级相同，在这时中断顺序由中断向量表确定。
而中断向量表可以由stm32f4xx中文参考手册中查得：

篇幅有限，后续就不添加了，详细见参考手册 P234

4.2 外部中断过程

4.2.1 外部中断/事件线映射

以本程序为例，正是PA0映射在EXIT0上，所以触发的是EXIT0中断

4.2.2 外部中断过程

整体的过程就是：首先main函数主程序中一直在while循环里面执行。当按键（PA0引脚）按下时，边沿检测电路检测到下降沿，触发中断,设置中断标识位。NVIC中断控制器判断EXTI0中断优先是否为最高，若为最高优先级则执行EXIT0中断。

在执行中断服务函数之前，Contex-M4内核先将现在使用到的寄存器和主程序中断点的地址压入堆栈（保护现场）。然后程序在中断向量表中找到EXTI0中断对应的地址（0x0000 0058）。这个地址存储的为EXTI0中断服务函数的入口地址。然后程序转跳到中断服务函数执行。

如下，即为上文提到的中断向量表，EXTI0中断对应的地址为0x0000 0058

在stm32f407的启动文件startup_stm32f407xx.s中，我们就可以找到对应的中断向量表

在上面这张表中我们可以看到地址0x0000 0000保存的为栈顶的地址。0x0000 0004地址保存复位中断服务函数的地址。第22个中断为EXTI0中断，对应的地址为 22x4，即0x0000 0058。

正是这个设定的存在，才让EXIT0的中断服务函数，直接对应上了EXTI0_IRQHandler 这个函数

执行完中断服务函数后。内核从堆栈去除压入的寄存器数据恢复现场，取出主程序中断点的地址，转到到主程序中断点的地址继续运行主程序。

到这里就完成一次中断服务。简单的来说，触发中断时，硬件先标识中断标识位，然后NVIC中断控制器判断中断优先级是否可以执行此中断。执行中断时，先保护现在程序的状态，将数据保存进堆栈中，执行完中断服务函数后，再在堆栈中取数据回复现场，跳回主程序继续运行。如果在中断服务函数中有更高优先级的中断触发，则也会将现在的数据保存去执行更高优先级的中断服务函数，即中断嵌套。高优先级的中断执行完后，恢复现场，继续执行低优先级的服务函数。

4.3 按键消抖

4.3.1 概念

按键波形的理想与实际

按键消抖通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。
—— 百度百科

而在抖动状态时，如果不采取一定措施，就会被单片机读到，错误的以为是按键被反复按下抬起，从而引起错误

4.3.2 硬件消抖

并联10NF电容，改善波形

4.3.3 软件消抖

软件消抖的原理通常是，当检测到按键按下后，隔10ms再去读按键是否还是按下的状态，如果是，就可以确认按键确实被按下了。
缺点：占用单片机资源，如果是在中断服务函数中，10ms是一个很长的时间了。

LL_mDelay(10);
	if(LL_GPIO_IsInputPinSet(GPIOA,LL_GPIO_PIN_0)==SET)//按键消抖
			LL_GPIO_TogglePin(GPIOF,LL_GPIO_PIN_9);//