【嵌入式学习笔记】嵌入式入门2——中断（外部中断）

1.什么是中断

打断CPU执行正常的程序，转而处理紧急程序，然后返回原暂停的程序继续运行，就叫中断

1.1.中断的作用与意义

• 作用1：实时控制在确定时间内对相应事件作出响应——定时器中断
• 作用2：故障处理检测到故障，需要第一时间处理——外部中断
• 作用3：数据传输不确定数据何时会来——串口中断
• 意义：高效处理紧急程序，不会一直占用CPU资源

【注】本篇博客重点介绍外部NVIC和外部中断，其他中断后面的博客再介绍

1.2.GPIO外部中断简图

2.NVIC

2.1.NVIC基本概念

Nested vectored interrupt controller，嵌套向量中断控制器，属于内核（M3/4/7），NVIC支持256个中断（16内核 + 240外部），支持256个优先级，允许裁剪，裁剪后具体到各个型号如下：

• 中断向量表：定义一块固定的内存，以4字节对齐，存放各个中断服务函数程序的首地址，中断向量表定义在启动文件，当发生中断，CPU会自动执行对应的中断服务函数。
  

2.2.NVIC相关寄存器介绍

NVIC还有中断挂起，解挂，激活标志等非常用功能，不做介绍。

2.3.NVIC工作原理

2.4.STM32中断优先级基本概念

• 抢占优先级(pre)：高抢占优先级可以打断正在执行的低抢占优先级中断
• 响应优先级(sub)：当抢占优先级相同时，响应优先级高的先执行，但是不能互相打断
• 抢占和响应都相同的情况下，自然优先级越高的，先执行
• 自然优先级：中断向量表的优先级
• 数值越小，表示优先级越高

举例：

2.5.STM32中断优先级分组

AIRCR寄存器的8-10位可以设置优先级分组（一般只设置一次），设置完成后优先级分组就固定了，随后就可以设置IPR的4-7位设置抢断优先级和相应优先级的数值，数值越小，优先级越高。

例如，AIRCR设置优先级分组为2（2位抢占，2位相应），则IPR的6-7位设置可设置0-3的抢占优先级，4-5位可以设置0-3的相应优先级。

2.6.STM32 NVIC的使用

• 设置中断分组。AIRCR[10:8]，HAL_NVIC_SetPriorityGrouping
• 设置中断优先级。IPRx bit[7:4]，HAL_NVIC_SetPriority
• 使能中断。ISERx，HAL_NVIC_EnableIRQ

在HAL库开发中，中断分组一般在HAL_Init()函数中设置分组2。

3.EXTI

3.1.EXTI基本概念

External(Extended) interrupt/event Controller，外部(扩展)中断事件控制器，包含20个产生事件/中断请求的边沿检测器，即总共：20条EXTI线（F1）

中断和事件的理解：

• 中断：要进入NVIC，有相应的中断服务函数，需要CPU处理
• 事件：不进入NVIC，仅用于内部硬件自动控制的，如：TIM、DMA、ADC

3.2.EXTI主要特性

• F1/F4/F7系列
  每条EXTI线都可以单独配置：选择类型（中断或者事件）、触发方式（上升沿，下降沿或者双边沿触发）、支持软件触发、开启/屏蔽、有挂起状态位
• H7系列：
  由其它外设对 EXTI 产生的事件分为可配置事件和直接事件。
  可配置事件：简单概括，基本和F1/F4/F7系列类似
  直接事件：固定上升沿触发、不支持软件触发、无挂起状态位（由其它外设提供）

3.3.EXTI工作原理（F1/F4/F7）

3.4.EXTI工作原理（H7）

4.EXTI和IO映射关系

4.1.AFIO简介（F1）

Alternate Function IO，即复用功能IO，主要用于重映射和外部中断映射配置。

• 调试IO配置AFIO_MAPR[26:24]，配置JTAG/SWD的开关状态
• 重映射配置AFIO_MAPR，部分外设IO重映射配置
• 外部中断配置AFIO_EXTICR1-4，配置EXTI中断线0~15对应具体哪个IO口

特别注意：配置AFIO寄存器之前要使能AFIO时钟，方法如下：
__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE(); 对应RCC_APB2ENR寄存器 位0

4.2.SYSCFG简介（F4/F7/H7）

System configuration controller，即系统配置控制器，用于外部中断映射配置等

• 外部中断配置SYSCFG_EXTICR1-4，配置EXTI中断线0~15对应具体哪个IO口

特别注意：配置SYSCFG寄存器之前要使能SYSCFG时钟，方法如下：
__HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();

4.3.EXTI与IO的对应关系

5.如何使用中断

6.通用外设驱动模型（四步法）

7.HAL库中断回调处理机制介绍

HAL库中有很多回调机制，比如中断回调，定时器初始化回调等，HAL推荐在回调函数中写具体的语句，但是在回调函数中写可能会导致多中断冲突，建议在在中断服务函数中处理中断逻辑，不使用HAL库提供的回调机制。

8.编程实战：通过外部中断控制一个灯亮灭

与上一节GPIO输入相似，代码暂不贴出