【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)

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1. 准备工作

硬件准备

首先需要准备一个开发板,这里我准备的是STM32L4的开发板(BearPi):
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软件准备

需要安装好Keil - MDK及芯片对应的包,以便编译和下载生成的代码。

Keil MDK和串口助手Serial Port Utility 的安装包都可以在文末关注公众号获取,回复关键字获取相应的安装包:

2.生成MDK工程

选择芯片型号

打开STM32CubeMX,打开MCU选择器:

搜索并选中芯片STM32L431RCT6:

配置时钟源

  • 如果选择使用外部高速时钟(HSE),则需要在System Core中配置RCC;
  • 如果使用默认内部时钟(HSI),这一步可以略过;

这里我都使用外部时钟:

配置LED的GPIO引脚

查看小熊派开发板的原理图,如下:

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所以接下来我们选择配置PC13引脚:

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设置用户标签为LED:

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配置GPIO引脚为外部中断引脚

在原理图上如下:
【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第1张图片
所以接下来我们选择配置PB2引脚和PB3引脚为外部中断触发引脚
【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第2张图片

因为没有设置硬件上拉,所以我们配置开启上拉电阻,并设置用户标签为KEY1KEY2,接下来是最重要的一步:

  • 开启下降沿触发中断:即在按下按键时电平由高变为低时触发
  • 开启上升沿触发中断:即在按下按键后松开时电平由低变为高时触发
  • 开启下降沿上升沿都触发中断:即在按下时触发,松开时再次触发

这里我选择开启下降沿触发中断:
【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第3张图片

配置NVIC设置中断优先级

知识小卡片 —— NVIC

NVIC全称Nested vectored interrupt controller,即嵌套向量中断控制器,用来决定中断的优先级

NVIC在 ARM Conrtex-M 内核中,用一个 8 位的寄存器来配置,总共可以配置 2 8 = 256 2^8=256 28=256级中断,但是 ST 公司在生产 STM32 的时候,发现一个小小的单片机根本用不了这么多,纯属浪费,所以将该寄存器的低 4 位全部置0,只使用高 4 位来配置,这样一来 STM32 就只有 2 4 = 16 2^4=16 24=16级中断啦。

简化为16级中断后,ST发现 STM32 内部这么丰富的外设,还是不方便配置,干脆人工给这4位来个分组,划分出了5个分组:

优先级分组 抢占优先级占的位数 子优先级占的位数
NVIC_PriorityGroup_0 0 bit 4 bit
NVIC_PriorityGroup_1 1 bit 3 bit
NVIC_PriorityGroup_2 2 bit 2 bit
NVIC_PriorityGroup_3 3 bit 1 bit
NVIC_PriorityGroup_4 4 bit 0 bit

再次强调一下,这5种中断分组规则是人为的,用哪种规则,之后设置具体的优先级时对应就行,STM32默认使用的规则是 NVIC_PriorityGroup_0 。

STM32 的CPU判断优先级的方法如下:

  • 先判断抢占优先级,数字越小,优先级越高;
  • 若抢占优先级相同,判断子优先级,同样,数字越小,优先级越高;

知识小卡片结束啦~ 对NVIC有没有了解呢?

接下来在STM32CubeMX中配置中断优先级:

配置优先级分组

这里我配置使用中断优先级分组规则 NVIC_PriorityGroup_2:

【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第4张图片

配置具体的优先级大小

根据中断优先级分组规则 NVIC_PriorityGroup_2来设置具体的优先级大小:

【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第5张图片

配置时钟树

STM32L4的最高主频到80M,所以配置PLL,最后使HCLK = 80Mhz即可:

生成工程设置

【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第6张图片

代码生成设置

最后设置生成独立的初始化文件:

生成代码

点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程:

3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码

STM32 HAL库中断处理机制

先打开stm32l4xx_it.c文件:

【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第7张图片

可以看到其中处理EXIT2和EXIT3中断都调用了同一个函数,但是EXIT2和EXIT3向该函数传入的参数不同:

HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler();

那么,HAL库对于中断是如何处理的呢?我们打开 stm32l4xx_hal_gpio.c 文件,看一下该函数的原型,一探究竟:

/**
  * @brief  Handle EXTI interrupt request.
  * @param  GPIO_Pin Specifies the port pin connected to corresponding EXTI line.
  * @retval None
  */
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* EXTI line interrupt detected */
  if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u)
  {
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  }
}

可以看到,在该函数中首先读取了一下中断寄存器,确认该中断是否发生,确认之后又调用了一个函数,并将接收到的参数 GPIO_Pin 继续传给该函数:

HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);

该函数称为EXIT中断的回调函数,用来处理所有发生的EXIT中断事件。

那么,这个函数又干了什么呢?接着探索哈哈哈~

同样在stm32l4xx_hal_gpio.c文件中找到该函数的原型:

/**
  * @brief  EXTI line detection callback.
  * @param  GPIO_Pin: Specifies the port pin connected to corresponding EXTI line.
  * @retval None
  */
__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);

  /* NOTE: This function should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

哈哈哈,这下是不是非常清楚了~

该回调函数使用__weak进行了弱定义,所以用户可以再次定义该函数,并且这个note写的非常清楚:

这个函数不应该被改变,如果需要使用回调函数,请重新在用户文件中实现该函数。

自己实现EXIT中断处理回调函数

这个函数放在哪都行,为了方便,我们放在gpio.c的最后。

实现的基本思想是:

  • 因为所有的EXIT中断都会调用该函数,所以首先判断具体的中断事件;
  • 对该中断事件进行处理

实现代码如下:

/* USER CODE BEGIN 2 */
/**
 * @brief	EXIT中断回调函数
 * @param GPIO_Pin —— 触发中断的引脚
 * @retval	none
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	/* 判断哪个引脚触发了中断 */
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case GPIO_PIN_2:
			/* 处理GPIO2发生的中断 */
			//点亮LED
			HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET);
			break;
		case GPIO_PIN_3:
			/* 处理GPIO3发生的中断 */
			//熄灭LED
			HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET);
			break;
		default:
			break;
	}
}
/* USER CODE END 2 */

然后编译整个工程:
【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第8张图片
最后进行下载设置:


最后点击下载即可:
【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第9张图片
实验现象如下:
【STM32Cube_05】使用EXIT中断检测按键(NVIC配置+HAL库中断处理机制)_第10张图片
至此,我们已经学会了如何配置NVIC使用外部中断检测按键,并了解了NVIC和HAL库中断处理机制的一些基本知识,下一节讲述如何配置USART以及实现printf函数。

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