EXTI外部中断
中断系统介绍
• 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
•
• 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
•
• 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
STM32中断
• 68 个可屏蔽中断通道，包含 EXTI 、 TIM 、 ADC 、 USART 、 SPI 、 I2C 、 RTC 等多个外设
• 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
NVIC
NVIC优先级分组
• NVIC 的中断优先级由优先级寄存器的 4 位（ 0~15 ）决定，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
• 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
响应优先级：即当有中断正在执行，执行完毕后，响应优先级高的，先执行。（排队排第一）
抢占优先级：即当有中断正在执行，无论有没有执行完，抢占优先级高的立马执行。（插队）
EXTI简介
• EXTI （ Extern Interrupt ）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（即PA1和PB1）
• 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（不会触发中断，而是触发别的外设操作，是外设之间的联合工作）
AFIO中断引脚选择： 它可以在前面的GPIO外设的16个引脚中选择其中一个连接到后面的EXTI的通道里，所以相同的Pin不可以同时触发中断。
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
EXTI框图
到底什么样的设备需要用到外部中断呢，外部中断又有什么好处呢？
对于STM32来说，想要获取的信号是外部驱动的很快的突发信号，就应该用到外部中断。
比如旋转编码器的输出信号，当我们不使用旋转编码器时，这时我们不需要STM32做出任何反应，但是一旦我们拧动了旋转编码器，就会发出很多脉冲波形需要被接收，这个信号是突发的，STM32是不知道什么时候会来的，且它是外部驱动的，STM32只能被动读取，信号也非常快，当STM32稍微晚接收一点点时间都会造成数据的丢失。这种情况就应该使用外部中断。
旋转编码器
• 旋转编码器：用来测量位置、速度或旋转方向的装置，当其旋转轴旋转时，其输出端可以输出与旋转速度和方向对应的方波信号，读取方波信号的频率和相位信息即可得知旋转轴的速度和方向
• 类型：机械触点式 / 霍尔传感器式 / 光栅式
硬件电路
实操部分
5-1 对射式红外传感器计次
首先先编写初始化函数
这里我们需要搞懂需要配置哪些函数
由上图可知：
初始化函数
1、配置RCC时钟（即涉及到的外设需要用到的时钟），再配置GPIO，选择为输入模式；
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);当不知道配置GPIO为什么输入模式时，可以查看参考手册中的GPIO介绍中的外设GPIO配置
这里我们选择上拉输入
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);2、配置AFIO，选择我们将会用到的GPIO口，连接到EXTI；
这和配置对射式红外传感器的GPIO口时不一样，需要用到新的函数，在GPIO的头文件中可以找到
首先是
void GPIO_AFIODeInit(void);
会把AFIO外设的配置全部清除
第二个：
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
这个函数可以配置AFIO的数据选择器，来选择我们想要的中断引脚。
打开函数定义就可得知参数应该填什么
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);3、配置EXTI，选择边沿触发方式（上升沿、下降沿和双边沿），选择触发响应方式（中断响应和事件响应）
打开EXTI头文件，查看EXTI有什么函数
a、清除EXTI的配置
void EXTI_DeInit(void);
b、 初始化EXTI
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
c、 调用这个函数，可以把参数传递的结构体变量附一个默认值
void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
d、软件触发外部中断，调用这个函数，参数给一个指定的中断线，就能外部软件触发一次中断
void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);
在外设运行过程中，会产生一些状态标志位（比如外部中断来了，会置标志位；串口受到数据，会置标志位；定时器时间到，也会置标志位；这些标志位都是存放在标志寄存器上的，当我们想要阅读这些标志位时就可以使用到以下四个函数）
e、第一个：可以获取指定标志位是否被置1,；第二个：可以对置1的标志位进行清除（倾向于在主程序中使用）
FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);
void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);
f、在中断函数中，使用以下两个函数
第一个：获取中断标志位是否被置1,；第二个：清除中断挂起标志位（倾向于在中断函数中使用）
ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);
初始化
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
需要用到结构体，右键查看结构体成员
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = ;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = ;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = ;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);然后依次右键查看各成员的定义
在注释中搜索关键词的位置，例如EXTI_Lines；
//配置EXTI
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
//指定要配置的中断线
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
//指定外部中断线的模式(枚举类型的中断模式和事件模式)
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
//指定触发信号的有效边缘(上升沿，下降沿，双向沿)
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
//指定选择中断线的新状态(ENABLE/DISABLE)
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);4、配置NVIC，给中断选择一个合适的优先级，再通过NVIC就可以进入到CPU了。
NVIC的函数被发配到了杂项头文件中misc.h
1、用于中断分组，参数是中断分组的方式
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
2、初始化
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);
在配置中断之前，先指定中断的分组，再初始化NVIC即可。
中断分组：
在中断不多的情况下，不用太在意如何分组，这里我们选择比较平均的第二个分组，两位抢占（pre-emption），两位响应（subpriority）。
//配置NVIC
//分组方式整个芯片只能用一种，则这个分组的代码只要执行一次即可
//如果是放在模块内使用该分组函数，则一定要保证每个模块的分组方式相同
//或许可以直接放在main函数中
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC初始化
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = ;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
再一个个仔细的查找该填入的值
第一个是选择中断通道，我们芯片时MD中等密度的，所以只需要展开MD的条件编译即可
STM32的EXTI10到EXTI15都合并到了这个通道里。
再根据下图赋值
//配置NVIC
//NVIC的响应优先级和抢断优先级分组
//分组方式整个芯片只能用一种，则这个分组的代码只要执行一次即可
//如果是放在模块内使用该分组函数，则一定要保证每个模块的分组方式相同
//或者可以直接放在main函数中
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
//指定中断通道是使能还是失能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
//抢断优先级和响应优先级
//根据之前NVIC的分组函数，可以确定一下两个元素的范围
//因为选择了分组2，则范围是0~3，且该工程只有这一个中断，所以随意设置为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);中断函数
名字是固定的，可以在启动文件中参考
这些以IRQHandler结尾的都是中断函数的名字
其中
DCD EXTI15_10_IRQHandler ; EXTI Line 15..10
就是我们EXTI的中断函数
在我们编写的中断函数的下面写下中断函数的基本框架
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
}一定是无返回值和输入值的！
到这步我们还需要添加一个判断语句——是否是PB14口引起的中断，这就需要用到我们之前所解释过的EXTI函数，读取中断标志位的函数
ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);
同时还需要在判断后加上清除中断标志位的函数
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);
把中断状态清除，以防一直卡在中断函数中
整体
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)//判断是否是指定端口产生的中断
{
//内容写在这
//清除中断标志位，回归主函数，以防一直卡在中断函数中
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
}
}记得一定要在中断函数执行完后清除中断标志位，否则中断标志位一直为SET，程序就会一直响应中断，一直执行中断函数。
这样一来，再在main函数中初始化中断函数就写好代码了，可以用Keil自带的调试模式查看能不能跳到中断函数中。
在中断函数中设置一个停止点，然后全速运行，再试着使PB14产生中断（实验中是挡住红外传感器的光）
当出现
时，就说明中断函数写得没错
我们就可以定义一个数来计算中断触发的次数，即挡光片挡住光线的次数。
uint16_t Counts;
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)//判断是否是指定端口产生的中断
{
//内容写在这
Counts++;
//清除中断标志位，回归主函数，以防一直卡在中断函数中
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
}
}
uint16_t GetCounts(void)
{
return Counts;
}在主函数中：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSenor.h"
uint16_t Sensor_Counts;
int main(void)
{
OLED_Init();
CountSensor_Init();
while(1)
{
Sensor_Counts = GetCounts();
OLED_ShowString(1,1,"Counts:");
OLED_ShowNum(1,8,Sensor_Counts,2);
}
}
就可以实现我们想要的功能了
总体：
CountSensor.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t Counts;
void CountSensor_Init(void)
{
//配置时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
//EXTI和NVIC的时钟是一直开着的，不用使用函数配置
//配置对射式红外传感器的GPIO口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//配置AFIO
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);
//配置EXTI
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
//指定要配置的中断线
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
//指定外部中断线的模式(枚举类型的中断模式和事件模式)
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
//指定触发信号的有效边缘(上升沿，下降沿，双向沿)
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
//指定选择中断线的新状态(ENABLE/DISABLE)
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
//配置NVIC
//NVIC的响应优先级和抢断优先级分组
//分组方式整个芯片只能用一种，则这个分组的代码只要执行一次即可
//如果是放在模块内使用该分组函数，则一定要保证每个模块的分组方式相同
//或者可以直接放在main函数中
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
//指定中断通道是使能还是失能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
//抢断优先级和响应优先级
//根据之前NVIC的分组函数，可以确定一下两个元素的范围
//因为选择了分组2，则范围是0~3，且该工程只有这一个中断，所以随意设置为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)//判断是否是指定端口产生的中断
{
//内容写在这
Counts++;
//清除中断标志位，回归主函数，以防一直卡在中断函数中
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
}
}
uint16_t GetCounts(void)
{
return Counts;
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSenor.h"
uint16_t Sensor_Counts;
int main(void)
{
OLED_Init();
CountSensor_Init();
while(1)
{
Sensor_Counts = GetCounts();
OLED_ShowString(1,1,"Counts:");
OLED_ShowNum(1,8,Sensor_Counts,2);
}
}
还用到了OLED模块
这里是移开挡光片+1，只需更改
//指定触发信号的有效边缘(上升沿，下降沿，双向沿)
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;即可改为挡住+1，或者挡住+1和移开+1
5-2 旋转编码器计次
在之前的代码上稍作修改即可，把向左转和向右转改为两个EXTI中断。
配置时钟不用改，配置GPIO口时
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_0;配置APIO需要分开配置
//配置AFIO
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);EXTI中断可以一起配置
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line1 | EXTI_Line0;配置NVIC时需要分开配置
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
//EXTI0
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
//指定中断通道是使能还是失能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
//抢断优先级和响应优先级
//根据之前NVIC的分组函数，可以确定一下两个元素的范围
//因为选择了分组2，则范围是0~3，且该工程只有这一个中断，所以随意设置为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//EXTI1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);这里需要稍稍把EXTI1的中断优先级调后
再分别写出两个EXTI的中断函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
Counts++;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}
}
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
{
Counts--;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
}
}这样再把原先显示数字的Counts改为有符号的就行了
主体
CountSensor.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
int16_t Counts;
void CountSensor_Init(void)
{
//配置时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
//EXTI和NVIC的时钟是一直开着的，不用使用函数配置
//配置旋转编码器的GPIO口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//配置AFIO
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);
//配置EXTI
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
//指定要配置的中断线
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line1 | EXTI_Line0;
//指定外部中断线的模式(枚举类型的中断模式和事件模式)
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
//指定触发信号的有效边缘(上升沿，下降沿，双向沿)
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
//指定选择中断线的新状态(ENABLE/DISABLE)
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
//配置NVIC
//NVIC的响应优先级和抢断优先级分组
//分组方式整个芯片只能用一种，则这个分组的代码只要执行一次即可
//如果是放在模块内使用该分组函数，则一定要保证每个模块的分组方式相同
//或者可以直接放在main函数中
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
//EXTI0
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
//指定中断通道是使能还是失能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
//抢断优先级和响应优先级
//根据之前NVIC的分组函数，可以确定一下两个元素的范围
//因为选择了分组2，则范围是0~3，且该工程只有这一个中断，所以随意设置为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//EXTI1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//旋转编码器旋转时会产生两道波形，设为A和B,
//正转时，B相比A，慢90°，反转则快90°
//以此特性，只有A处于低电平，B处于下降沿时，判断为正转
//A为下降沿，B为低电平时判断为反转
所以以判断旋转编码器的两个输出端的值，来设置两个旋转方向的中断函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
Counts++;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}
}
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
{
Counts--;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
}
}
int16_t GetCounts(void)
{
return Counts;
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSenor.h"
int16_t Sensor_Counts;
int main(void)
{
OLED_Init();
CountSensor_Init();
while(1)
{
Sensor_Counts = GetCounts();
OLED_ShowString(1,1,"Counts:");
OLED_ShowSignedNum(1,8,Sensor_Counts,2);
}
}