YIE002开发探索03-外部中断

请保留-> 【原文：  https://blog.csdn.net/luobing4365 和 http://yiiyee.cn/blog/author/luobing/】
(代码仓库地址：https://gitee.com/luobing4365/yie002-explorer
具体参考博客：YIE002开发探索-Gitee代码仓库说明)

上一篇中，实现了按键的控制功能。本篇准备使用外部中断的方式，来实现对按键的控制。

1 STM32的外部中断

在跑马灯的实验中，简要的介绍过GPIO的设置。对于本篇来说，使用GPIO作为外部输入中断，所需要关注的知识点有两块：
1） 如何配置外部中断，以及与之相关的中断程序的编写；
2） 中断管理分组以及中断的优先级。

1.1 外部中断/事件控制器（EXTI）

STM32的每个IO都可以作为外部中断的中断输入口。STM32F103C8T6有19个能产生事件/中断请求的边沿检测器，每个输入线可以独立配置成输入类型和对应的触发事件（上升沿、下降沿或双边沿触发）。

这19个外部中断为：
线 0~15：对应外部 IO 口的输入中断。
线 16：连接到 PVD 输出。
线 17：连接到 RTC 闹钟事件。
线 18：连接到 USB 唤醒事件。

也就是说，供IO口使用的中断线只有16个。而STM32的IO口数目是超过16个的，因此，必然产生共用的问题。

在设计上，STM32的管脚GPIOx.0GPIOx.15（x=A/B/C/D/E/F/G）分别对应中断线015，也即每个中断线最多对应7个IO口。比如，线1对应GPIOA.1、GPIOB.1、GPIOC.1…GPIOG.1。中断线每次只能连接到1个IO口上，在平常编程中，需要通过配置决定中断线连接到哪个GPIO上。

如图1，给出了GPIO与中断线的映射关系图。

图1 外部中断通用I/O映像

当然，由于我们使用Cube MX编程，这些配置工作，通过图形配置以及自动生成代码，就可以完成了。对于中断你配置的细节，可以参考相应的文档（RM0008）。

另外一个需要注意的问题是，STM32的IO外部中断函数只有6个（在启动文件startup_stm32f103xb.s中可以看到）。

EXPORT EXTI0_IRQHandler
EXPORT EXTI1_IRQHandler
EXPORT EXTI2_IRQHandler
EXPORT EXTI3_IRQHandler
EXPORT EXTI4_IRQHandler
EXPORT EXTI9_5_IRQHandler
EXPORT EXTI15_10_IRQHandler

从函数字面上也可以看出，中断线0-4分别对应一个中断函数；中断线5-9共用中断函数EXPORT EXTI9_5_IRQHandler；中断线10-15共用中断函数EXPORT EXTI15_10_IRQHandler。因此，对于共用函数的中断，在中断函数中还需要分别判断是哪个引脚引发的中断，然后再进行相应的动作。

1.2 中断管理和优先级

ARM Cortex-M3内核支持256个中断，包括16个内核中断和240个外部中断。STM32只是使用了其中一部分，它有84个中断，包括16个内核中断和68个可屏蔽中断，具有16级可编程的中断优先级。

对于STM32F103系列的单片机，又只有60个可屏蔽中断。中断的控制，在单片机内部提供了ICER（中断除能寄存器组）、ISPR（中断挂起控制寄存器组）、ICPR（中断解挂控制寄存器组）、IABR（中断激活标志位寄存器组）和IP（中断优先级控制寄存器组）等来进行操作。

对于中断相关寄存器的操作，可以参考《Cortex M3权威指南》，我们在编程时，主要关注的是中断优先级的处理。

优先级的分组是通过AIRCR（应用程序中断及复位控制寄存器）实现的，其bit 8~10用来定义分组。如表1所示。

表1 AIRCR的中断分组设置表

组AIRCR[10:8]分配结果
01110 位抢占优先级， 4 位子优先级
11101 位抢占优先级， 3 位子优先级
21012 位抢占优先级， 2 位子优先级
31003 位抢占优先级， 1 位子优先级
40114 位抢占优先级， 0 位子优先级

优先级分为抢占优先级和子优先级，抢占优先级在前，子优先级在后，数值越小优先级越高。每个外部中断都有一个优先级寄存器，占用8位来表示优先级。 STM32F103用了60个中断，其优先级相关的位也只用了4位。也就是表1中，抢占优先级和子优先级共用的4位。

举例来说，当抢占优先级占了3位时，它可以取值0至7，此时子优先级只能取值0和1；当抢占优先级占了4位，则可取值0至15，子优先级只能取值0了。

需要注意的是：如果抢占优先级和子优先级一样，哪个中断先发生就先执行；高抢占优先级可以打断正在进行的低抢占优先级的中断，而相同抢占优先级的中断，高子优先级中断不可以打断低子优先级中断。

总结来说，对于GPIO的外部中断，一般的步骤如下：
1） 初始化IO口，开启时钟；
2） 设置IO口与中断线的映射关系；
3） 设置触发条件；
4） 配置中断分组（NVIC），使能中断；
5） 编写中断服务函数；

实际上，使用Cube MX编程，除了第5步编写中断服务函数外，其他步骤都可以自动生成代码。下面进入实际的操作环节。

2 YIE002-STM32型的外部中断编程

编程步骤包括Cube MX的图形配置，生成代码，以及编写中断服务函数。

2.1 Cube MX的图形配置

使用上一篇的代码，在Cube MX上重新配置引脚参数。如图2所示。

图2 GPIO配置

将按键相关的PA1、PA5、PA6都配置成外部中断，其他引脚的配置不变。另外，在GPIO的配置页面，将PA1、PA5和PA6均配置为下降沿触发中断（缺省是上升沿触发）。

对于中断优先级的配置，可在System Core中，选择NVIC，在配置界面中修改。如图3所示。

图3 中断优先级配置

首先，在Pritority Group的下拉菜单中，选择为抢占优先级分配2个位。也就是说，抢占优先级可以取值0至3；子优先级占2位，取值也是0至3。

然后，分别为中断函数设置相应的优先级，并使能中断就可以了。本例中，两个外部中断的抢占优先级都是2，子优先级分别设为了0和1。

完成上述设置后，自动生成代码，就完成了前期工作了。

剩下的工作，只需要编写中断服务程序就可以了。

2.2 中断服务程序的编写

在生成的代码中，MX_GPIO_Init()用来初始化GPIO，与LED灯和按键相关的GPIO，都在此完成配置。从这个函数中，可以看到外部中断的配置过程。

我们所关注的两个中断函数，均位于stm32f1xx_it.c中。分别为：

void EXTI1_IRQHandler(void)
{
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_1);
}

void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_5);
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_6);
}

这两个函数都调用了HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()，它位于stm32f1xx_hal_gpio.c中，内容为：

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);
  }
}

注意其中的函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()，这就是Cube Library提供的，供用户修改的中断函数。框架代码中，帮助我们处理了清中断的操作。编码时所要做的，是关注应用需求。

在main.c的 “USER CODE BEGIN 4”和“USER CODE END 4”之间，添加如下代码：

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1)
  {
		HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_12);
  }
	if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_5)
  {
		HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_13);
  }
	if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_6)
  {
		HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_14);
  }
}
/* USER CODE END 4 */

就完成了类似上篇博客的按键功能。

在HAL_GPIO_EXTI_Callback()中，对引发中断的引脚进行了判断。不同的按键按下，将对不同的LED灯进行操作。

当然，由于使用了中断函数，主函数main()中什么代码都不用添加。

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