STM32的中断系统与EXTI_exti4_irqhandler

中断系统

用C语言编程不需要考虑中断的现场保护和现场恢复，只需要配置触发中断的条件、开启中断、编写中断服务函数即可。因为编译器已经配置好了现场保护和现场恢复的程序，触发中断后会自行转入中断服务函数向量表，然后由中断向量再执行到编写的中断服务函数，执行完中断函数后自动返回主程序。中断服务子函数的最后一般往往是清除相关的中断标志位(挂起位)，要不然就会一直进中断，造成程序的卡死。

基本上每个外设都可以产生中断。

NVIC

NVIC：嵌套中断向量控制器，内核的中断处理器，用于管理中断，分配优先级的。

NVIC相当于一个叫号系统，配合cpu工作。

一个外设可能会同时占用多个中断通道，所以有n条线

EXTI

标准库EXTI设置步骤

外设_deInit(void):调用它，就会清除外设的所有配置，恢复成上电默认的状态。

标准库EXTI 配置具体程序

exti.h

#ifndef __COUNT_SENSOR_H
#define __COUNT_SENSOR_H
 
void CountSensor_Init(void);
uint16_t CountSensor_Get(void);
 
#endif

exti.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 
uint16_t CountSensor_Count;				//全局变量，用于计数
 
/**
  * 函    数：计数传感器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void CountSensor_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);		//开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	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);						//将PB14引脚初始化为上拉输入
	
	/*AFIO选择中断引脚*/
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//将外部中断的14号线映射到GPIOB，即选择PB14为外部中断引脚
	
	/*EXTI初始化*/
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;						//定义结构体变量
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;					//选择配置外部中断的14号线
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;					//指定外部中断线使能
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;			//指定外部中断线为中断模式
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;		//指定外部中断线为下降沿触发
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);								//将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);				//配置NVIC为分组2
																//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
																//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
																//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
																//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;						//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;		//选择配置NVIC的EXTI15_10线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;	//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}
 
/**
  * 函    数：获取计数传感器的计数值
  * 参    数：无
  * 返 回 值：计数值，范围：0~65535
  */
uint16_t CountSensor_Get(void)
{
	return CountSensor_Count;
}
 
/**
  * 函    数：EXTI15_10外部中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)		//判断是否是外部中断14号线触发的中断
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
		{
			CountSensor_Count ++;					//计数值自增一次
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);		//清除外部中断14号线的中断标志位
													//中断标志位必须清除
													//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
	}
}

HAL库EXTI 配置步骤

1）使能对应 GPIO 口时钟。

2）设置 GPIO 工作模式，触发条件，开启 AFIO 时钟，设置 IO 口与中断线的映射关系。

这些步骤 HAL 库全部封装在 HAL_GPIO_Init 函数里面，我们只需要设置好对应的参数， 再调用 HAL_GPIO_Init 函数即可完成配置。

3）配置中断优先级（NVIC），并使能中断。

配置好 GPIO 模式以后，我们需要设置中断优先级和使能中断，中断优先级我们使用 HAL_NVIC_SetPriority 函数设置，中断使能我们使用 HAL_NVIC_EnableIRQ 函数设置。（中断分组设置已在HAL库初始化时配置，默认中断分组为2）

4）编写中断服务函数。

每开启一个中断，就必须编写其对应的中断服务函数，否则将导致死机（CPU 将找不到中断服务函数）。

中断服务函数接口厂家已经在 startup_stm32f103xe.s 中做好了，STM32F1 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(建议直接使用对应中断服务函数)。

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，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。 我们先看一下 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) != 0x00U)
    
    { __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin); /* 清中断标志位 */
      HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);   /* 外部中断回调函数 */ 
    } 
}

该函数实现的作用非常简单，通过入口参数 GPIO_Pin 判断中断来自哪个 IO 口，然后清除相应的中断标志位，最后调用回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback()实现控制逻辑。在所有的外部中断服务函数中直接调用外部中断共用处理函数 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，然后在回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback 中通过判断中断是来自哪个 IO 口编写相应的中断服务控制逻辑。

具体程序EXTI 配置程序

exti.h

#ifndef __EXTI_H
#define __EXTI_H
 
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
 
/******************************************************************************************/
/* 引脚 和 中断编号 & 中断服务函数 定义 */ 
 
#define KEY0_INT_GPIO_PORT              GPIOE
#define KEY0_INT_GPIO_PIN               GPIO_PIN_4
#define KEY0_INT_GPIO_CLK_ENABLE()      do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PE口时钟使能 */
#define KEY0_INT_IRQn                   EXTI4_IRQn
#define KEY0_INT_IRQHandler             EXTI4_IRQHandler
 
#define KEY1_INT_GPIO_PORT              GPIOE
#define KEY1_INT_GPIO_PIN               GPIO_PIN_3
#define KEY1_INT_GPIO_CLK_ENABLE()      do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PE口时钟使能 */
#define KEY1_INT_IRQn                   EXTI3_IRQn
#define KEY1_INT_IRQHandler             EXTI3_IRQHandler
 
#define KEY2_INT_GPIO_PORT              GPIOE
#define KEY2_INT_GPIO_PIN               GPIO_PIN_2
#define KEY2_INT_GPIO_CLK_ENABLE()      do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PE口时钟使能 */
#define KEY2_INT_IRQn                   EXTI2_IRQn
#define KEY2_INT_IRQHandler             EXTI2_IRQHandler
 
#define WKUP_INT_GPIO_PORT              GPIOA
#define WKUP_INT_GPIO_PIN               GPIO_PIN_0
#define WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE()      do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */
#define WKUP_INT_IRQn                   EXTI0_IRQn
#define WKUP_INT_IRQHandler             EXTI0_IRQHandler
 
/******************************************************************************************/
 
 
void extix_init(void);  /* 外部中断初始化 */
 
#endif

exti.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/BEEP/beep.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/EXTI/exti.h"
 
 
/**
 * @brief       KEY0 外部中断服务程序
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void KEY0_INT_IRQHandler(void)
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY0_INT_GPIO_PIN);         /* 调用中断处理公用函数 清除KEY0所在中断线 的中断标志位 */
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(KEY0_INT_GPIO_PIN);         /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
 
/**
 * @brief       KEY1 外部中断服务程序
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void KEY1_INT_IRQHandler(void)
{ 
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY1_INT_GPIO_PIN);         /* 调用中断处理公用函数 清除KEY1所在中断线 的中断标志位，中断下半部在HAL_GPIO_EXTI_Callback执行 */
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(KEY1_INT_GPIO_PIN);         /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
 
/**
 * @brief       KEY2 外部中断服务程序
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void KEY2_INT_IRQHandler(void)
{ 
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY2_INT_GPIO_PIN);        /* 调用中断处理公用函数 清除KEY2所在中断线 的中断标志位，中断下半部在HAL_GPIO_EXTI_Callback执行 */
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(KEY2_INT_GPIO_PIN);        /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
 
/**
 * @brief       WK_UP 外部中断服务程序
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void WKUP_INT_IRQHandler(void)
{ 
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(WKUP_INT_GPIO_PIN);        /* 调用中断处理公用函数 清除KEY_UP所在中断线 的中断标志位，中断下半部在HAL_GPIO_EXTI_Callback执行 */
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(WKUP_INT_GPIO_PIN);        /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
 
/**
 * @brief       中断服务程序中需要做的事情
                在HAL库中所有的外部中断服务函数都会调用此函数
 * @param       GPIO_Pin:中断引脚号
 * @retval      无
 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    delay_ms(20);      /* 消抖 */
    switch(GPIO_Pin)
    {
        case KEY0_INT_GPIO_PIN:
            if (KEY0 == 0)
            {
                LED0_TOGGLE();  /* LED0 状态取反 */ 
                LED1_TOGGLE();  /* LED1 状态取反 */ 
            }
            break;
        case KEY1_INT_GPIO_PIN:
            if (KEY1 == 0)
            {
                LED0_TOGGLE();  /* LED0 状态取反 */ 
            }
            break;
        case KEY2_INT_GPIO_PIN:
            if (KEY2 == 0)
            {
                LED1_TOGGLE();  /* LED1 状态取反 */ 
            }
            break;
        case WKUP_INT_GPIO_PIN:
            if (WK_UP == 1)
            {
                BEEP_TOGGLE();  /* 蜂鸣器状态取反 */ 
            }
            break;
    }
}
 
/**
 * @brief       外部中断初始化程序
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void extix_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
 
    KEY0_GPIO_CLK_ENABLE();                                  /* KEY0时钟使能 */
    KEY1_GPIO_CLK_ENABLE();                                  /* KEY1时钟使能 */
    KEY2_GPIO_CLK_ENABLE();                                  /* KEY2时钟使能 */
    WKUP_GPIO_CLK_ENABLE();                                  /* WKUP时钟使能 */
 
    gpio_init_struct.Pin = KEY0_INT_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;            /* 下升沿触发 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(KEY0_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);    /* KEY0配置为下降沿触发中断 */
 
    gpio_init_struct.Pin = KEY1_INT_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;            /* 下升沿触发 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);    /* KEY1配置为下降沿触发中断 */
    
    gpio_init_struct.Pin = KEY2_INT_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;            /* 下升沿触发 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(KEY2_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);    /* KEY2配置为下降沿触发中断 */
    
    gpio_init_struct.Pin = WKUP_INT_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;             /* 上升沿触发 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    HAL_GPIO_Init(WKUP_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);        /* WKUP配置为下降沿触发中断 */
 
    HAL_NVIC_SetPriority(KEY0_INT_IRQn, 0, 2);               /* 抢占0，子优先级2 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY0_INT_IRQn);                       /* 使能中断线1 */
 
    HAL_NVIC_SetPriority(KEY1_INT_IRQn, 1, 2);               /* 抢占1，子优先级2 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY1_INT_IRQn);                       /* 使能中断线15 */
    
    HAL_NVIC_SetPriority(KEY2_INT_IRQn, 2, 2);               /* 抢占2，子优先级2 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY2_INT_IRQn);                       /* 使能中断线15 */
 
    HAL_NVIC_SetPriority(WKUP_INT_IRQn, 3, 2);               /* 抢占3，子优先级2 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ(WKUP_INT_IRQn);                       /* 使能中断线0 */
}

HAL库相关注意点

1、回调函数void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

形参是uint16_t GPIO_Pin，把GPIO_PIN_x(x:0~15)作为参数，两者实质类型都是uint16_t。

回调函数会根据参数执行对应引脚的相关程序。

2、HAL库中AFIO时钟会随着GPIO模式的改变而自动使能

如果GPIO模式是外部中断模式,就自动使能AFIO时钟，而不需要单独开启AFIO的时钟

3、回调函数中 if (KEY0 == 0)与外部中断的GPIO配置是不冲突的，KEY0只是单纯的读取KEY0这个GPIOPIN的状态,此宏定义在key.h中

中断服务函数的一般配置步骤

一般情况下中断什么时候清除标志：1.判断标志位 2.实现中断功能程序 3.清除相关中断标志位

拓展

规范的中断处理子程序流程图

1、现场保护和现场恢复

现场保护一定要位于中断处理程序的前面，现场恢复则要位于中断处理的后面。在中断处理前，为了使中断服务子程序的执行不破坏数据或状态，要将这些数据送入堆栈保存起来；中断处理结束后，再返回主程序前，需要把保存的程序内容从堆栈中弹出，恢复原内容。

2、关中断与开中断

在现场保护和现场恢复前关中断，是为了防止有更高优先级的中断进入，避免现场被破坏；在现场保护和现场恢复之后开中断，是为了下一次中断做准备，此时允许更高优先级的中断进入。

3、中断返回

中断服务子程序最后一条指令必须是返回指令RETI。该指令为中断程序的最后一条指令，CPU 执行这一条指令时，将响应中断时的优先级状态寄存器清零，然后从堆栈中弹出两个字节送入程序计数器PC，弹出的第一个字节送入PCH，第二个字节送入PCL。 CPU执行完该指令后，将从原先的断点处继续执行被中断的主程序。