STM32F4 | 外部中断实验

  本章我们将介绍如何将 STM32F429 的 IO 口作为外部中断输入。

一、STM32F4 外部中断简介

  这里首先介绍STM32F4 IO 口中断的一些基础概念。STM32F4 的每个 IO 都可以作为外部中断的中断输入口，这点也是 STM32F4 的强大之处。STM32F429 的中断控制器支持 22个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。STM32F429 的 22 个外部中断为：

• EXTI 线 0~15：对应外部 IO 口的输入中断。
• EXTI 线 16：连接到 PVD 输出。
• EXTI 线 17：连接到 RTC 闹钟事件。
• EXTI 线 18：连接到 USB OTG FS 唤醒事件。
• EXTI 线 19：连接到以太网唤醒事件。
• EXTI 线 20：连接到 USB OTG HS(在 FS 中配置)唤醒事件。
• EXTI 线 21：连接到 RTC 入侵和时间戳事件。
• EXTI 线 22：连接到 RTC 唤醒事件。

  从上面可以看出，STM32F4 供 IO 口使用的中断线只有 16 个，但是 STM32F4 的 IO 口却远远不止 16 个，那么 STM32F4 是怎么把 16 个中断线和 IO 口一一对应起来的呢？于是 STM32就这样设计，GPIO 的引脚 GPIOx.0~GPIOx.15(x=A,B,C,D,E，F,G,H,I)分别对应中断线 0~15。这样每个中断线对应了最多 9 个 IO 口，以线 0 为例：它对应了 GPIOA.0、GPIOB.0、GPIOC.0、GPIOD.0、GPIOE.0、GPIOF.0、GPIOG.0、GPIOH.0、GPIOI.0。而中断线每次只能连接到 1 个 IO口上，这样就需要通过配置来决定对应的中断线配置到哪个 GPIO 上了。下面我们看看 GPIO跟中断线的映射关系图：

GPIO 和中断线映射关系是在寄存器SYSCFG_EXTICR1~ SYSCFG_EXTICR4 中配置的。所以我们要配置外部中断，还需要打开 SYSCFG 时钟。
  接下来我们来看看使用 HAL 库配置外部中断的一般步骤。HAL 中外部中断相关配置函数和定义在文件 stm32f4xx_hal_exti.h 和 stm32f4xx_hal_exti.c 文件中。

1. 使能 IO 口时钟。
     首先，我们要使用 IO 口作为中断输入，所以我们要使能相应的 IO 口时钟。

2. 设置 IO 口模式，触发条件，开启 SYSCFG 时钟，设置 IO 口与中断线的映射关系。
     在函数 HAL_GPIO_Init 中一次性完成。例如我们要设置 PA0 链接中断线 0，并且为上升沿触发，代码为：

   GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
   GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0; //PA0
   GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING; //外部中断，上升沿触发
   GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //默认下拉
   HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
   

     当我们调用 HAL_GPIO_Init 设置 IO 的 Mode 值为 GPIO_MODE_IT_RISING（外部中断上升 沿 触 发 ）， GPIO_MODE_IT_FALLING （外部中断下降沿触发）或者GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING（外部中断双边沿触发）的时候，该函数内部会通过判断
   Mode 的值来开启 SYSCFG 时钟，并且设置 IO 口和中断线的映射关系。
     因为我们这里初始化的是 PA0，调用该函数后中断线 0 会自动连接到PA0。如果某个时间，我们又同样的方式初始化了 PB0，那么 PA0 与中断线的链接将被清除，而直接链接 PB0 到中断线 0。

3. 配置中断优先级（NVIC），并使能中断。
     我们设置好中断线和 GPIO 映射关系，然后又设置好了中断的触发模式等初始化参数。既然是外部中断，涉及到中断我们当然还要设置 NVIC 中断优先级。设置中断线 0 的中断优先级并使能外部中断 0 的方法为：

   HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,1); //抢占优先级为 2，子优先级为 1
   HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); //使能中断线 0
   

4. 编写中断服务函数。
     我们配置完中断优先级之后，接着要做的就是编写中断服务函数。中断服务函数的名字是在 HAL 库中事先有定义的。这里需要说明一下，STM32F4 的 IO 口外部中断函数只有 7 个，分别为：

   void EXTI0_IRQHandler(); 
   void EXTI1_IRQHandler(); 
   void EXTI2_IRQHandler(); 
   void EXTI3_IRQHandler(); 
   void EXTI4_IRQHandler(); 
   void EXTI9_5_IRQHandler(); 
   void EXTI15_10_IRQHandler();
   

   中断线 0-4 每个中断线对应一个中断函数，中断线 5-9 共用中断函数 EXTI9_5_IRQHandler，中断线 10-15 共用中断函数 EXTI15_10_IRQHandler。一般情况下，我们可以把中断控制逻辑直接编写在中断服务函数中，但是 HAL 库把中断处理过程进行了简单封装。

5. 编写中断处理回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback
     HAL 库为了用户使用方便，它提供了一个中断通用入口函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，在该函数内部直接调用回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback。我们可以看看 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler 函数定义：

void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
   
	if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != RESET)