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STM32学习笔记（三）——STM32的中断_stm32中断学习
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STM32学习笔记（三）——STM32的中断
STM32学习笔记（一）——STM32介绍
一、中断编程的原理
1.1 什么是中断
1.1.1 生活中的中断
中断：正在进行的事务被突发事件打断，转而去处理这个突发事件，突发事件处理完成后回到被打断的事务继续执行，这一处理突发事件的过程叫中断
1.1.2 单片机中的中断
常规程序：main方法和被main方法调用的程序；由于main方法的执行而得到执行的程序，叫常规程序
用电脑给STM32串口发送程序，只要电脑发来了数据，STM32就必须马上处理这个数据，如果不及时处理，电脑发送新的数据，就会覆盖之前传送的数据，造成数据的丢失
为了实现，来了数据，立马处理这个数据的功能，我们写了一个方法（也就说写了一个函数，函数内部代码的功能为，先接收数据，再处理数据）
流程为：
我们将这样突发的事件，叫中断源
在main中程序叫常规程序
由于中断源触发而调用的程序叫中断响应函数
STM32中的中断概念：
由于中断源的触发，常规程序被打断，CPU转而运行中断响应函数，而后又回到常规程序的执行，这一过程叫做中断。
1.1.3 为什么要使用中断
突发事件有：
突发性：随机的在任意时刻发生、无预兆
紧急性：需要马上被处理
1.2 中断处理过程
保存现场：记录常规程序执行到哪了
清楚中断源：接电话，第一步按接听键挂断电话铃声
还原现场：还原导出常规程序执行的步骤，继续执行
1.3 中断的优先级
中断优先级：
- 优先级的值小，优先级越高
- 抢占优先级高的中断会对抢占优先级低的发生中断嵌套
- 发生中断嵌套时，会发生排队，总优先级高的中断排在前面
例子1：
执行A中断的过程总发生了中断B和C.
中断A先发生，而后中断B发生， 但中断B的抢占优先级高，所以发生中断嵌套
例子2：
执行A中断的过程总发生了中断B和C.
中断A先发生，而后中断B和C同时发生， 且B和C的抢占优先级不比A的高，不发生中断嵌套
但需要判断B和C的中断优先级B为1100(12) C为0101(5) 根据优先级数低的优先级高，所以C先发生
例子3：
执行A中断的过程总发生了中断B和C.
中断A先发生，而后中断B和C同时发生， 且B和C的抢占优先级不比A的高，不发生中断嵌套
但需要判断B和C的中断优先级B为0101(5) C为0100(4) 根据优先级数低的优先级高，所以C先发生
1.4 两种中断源类型
“脉冲型”中断源(罕见)：中断提示信号一闪而过
“电平型”中断源(常见)：中断信号持续，直到手动关闭，因此必须在中断响应函数结束前清除中断
1.5 中断源的四种状态
二、STM32的NVIC
2.1 NVVIC简介
NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）嵌套中断向量控制器，是一种核心外设，位于Cortex-M3内核中，负责管理中断
2.2 中断协作模型
中断源：由片上外设产生，同一片上外设可产生多个中断源
NVIC：管理中断，负责中断进入和中断退出，中断优先级设置等。
Flash：等于电脑里硬盘，存储写的中断响应函数程序
2.3 NVIC的内部结构
开关部分：负责中断屏蔽，将项目中使用不到中断源开关断开，进行屏蔽
中断优先级：由4个bit位进行存储，
中断仲裁：将存储的中断优先级拿出来进行比较，看看谁优先
中断优先级分组：我们可以根据需要，设置不同的分组方式
2.4 中断向量表
Flash存储器中，有各种代码，CPU在中断发生时，如何定位是执行这个中断的中断响应函数呢？
中断向量表：看成一个目录，Flash存储器内部从地址0开始的一段区域，按照中断号排列，每4个字节（STM32是32位处理器，1个字节8bit，4字节正好32位）存储一个中断响应函数地址
表在：中文参考手册9.1.2节
2.5 NVIC编程
编程接口：
中断优先级分组：移动中间的虚线，具体分配几个bit位给抢占优先级，分几个bit给子优先级
NVIC初始化：对NVIC某一路中断源进行初始化
NVIC_PriorityGroupConfig()函数详解：
NVIC_Init()
2.6 NVIC编程实例
根据中断编程模型，将中断编程分为三个部分：
问题1：如何让片上外设产生中断源？
- 不同的片上外设开启方式不同
- USART1外设开启某中断源的方法：USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
问题2：如何配置NVIC？
- 为啥NVIC不用开启时钟？因为NVIC在内核里，只要一上电就有时钟（大脑不能休眠）
- 1.设置中断优先级分组
- 2.填写初始化调查问卷（写名，填问题）
问题3：如何编写中断响应函数
- 弱方法：标注为weak的方法可以被同名的方法覆盖，一开始中断向量表指向的是弱方法进行占位，当我们编写同名函数后，就指向了我们所编写的函数代码
- 步骤：
- 在.s文件中找到中断响应函数
- 写一个同名函数覆盖它 void xxx_IRQHandler(void){}v
void USART1_IRQHandler(void) { //具体的中断响应代码//主函数外部 }
总结：
三、STM32的EXTI简介
3.1 EXTI简介
EXTI(External Interrupt/Event Controller)外部中断/事件控制器
EXTI是stm32外设的众多片上外设之一，能够检测外部输入信号的变化边沿，并由此产生中断
3.2 EXTI的内部结构
事件和中断区别：
事件：指突发事件本身，一般是一个脉冲信号，事件处理过程不需要CPU介入
3.3 EXTI的通道
实际项目中有多个外部输入信号，故将此电路复制多份。
EXTI01~19合起来才是一个完整的片上外设
EXTI这么多通道用来作什么呢？
- 让所有的IO口都具有触发中断的能力
使用PA0触发外部中断了 就不能使用PB0、PC0…了
- 其它功能
3.4 EXTI的寄存器组
其中：
上升沿选择寄存器和下降沿选择寄存器：对应硬件电路的上升沿 下降沿 和双边沿的边沿选择软件触发寄存器：对应硬件图软件触发
中断屏蔽寄存器：对应开关
挂起寄存器：对应那个框
事件屏蔽寄存器：控制事件屏蔽的开关
3.4 EXTI的标准库编程
3.4.1 EXTI标准库编程接口
EXTI_Init():
- 初始化EXTI20个通道中的某一个
- 参数结构体指针类型（填调查问卷方式）
例子：
EXTI_GenerateSWInterrupt()
- 产生软件中断
EXTI_GetFlagStatus（）
- 获取中断标志位（硬件图中的4，获取中断挂起的bit位）
EXTI_ClearFlag()
- 清除标志位（硬件图中的4，清楚中断挂起的bit位）
EXTI_GetITStatus（）
- 中断屏蔽寄存器与上中断挂起寄存器的值，中断屏蔽开关闭合同时中断被触发，中断挂起寄存器值也为1，函数才返回1
EXTI_ClearITPendingBit()
- 同EXTI_ClearFlag()
3.4.2 EXTI标准库编程实验
3.4.2.1 实验介绍
曾经我们通过while循环读读取上次和当前的值，变化代表按键发生了动作
现在我们用外部中断的方法，在上升沿到来时，EXTI外设产生中断，NVIC模块对中断进行管理，触发中断响应函数
3.4.2.2 实验思路
GPIO片上外设：对按键使用的IO进行初始化
AFIO片上外设：EXTI有20个通道，拿出0-15个通道，对应GPIOx的0-15号引脚，引脚组x由AFIO选择，通过复用器选择编号
EXTI片上外设：使用外部中断，产生中断源
NVIC核内外设：配置中断参数
编写中断响应函数
- 找到.s文件
- 写同名函数覆盖
函数里写：- 清除中断源 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
- 编写功能函数
#include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_pal.h" int main(void) { //4.1设置中断优先级分组 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); PAL_Init(); //1.初始化IO引脚 //将PA0和PA1分别设置为输入上拉模式 //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //PA0，PA1 GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct; GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&GPIOInitStruct); //2.配置EXTI的引脚映射 //开启AFIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //PA0->EXTI0 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0); //PA1->EXTI1 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource1); //3.配置EXTI //3.1初始化EXTI0 EXTI_InitTypeDef EXTIInitStruct; EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //3.2初始化EXTI1 EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line1; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //4.初始化NVIC //4.2初始化某一路的中断 NVIC_InitTypeDef NVICInitStruct; //4.2.1EXTI0 NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVICInitStruct); //4.2.2EXTI1 NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVICInitStruct); //5.初始化PC13 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //open-drain开漏模式 GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOC,&GPIOInitStruct); while(1) { } } void EXTI0_IRQHandler(void) { //清除中断 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); //点亮LED-向PC13写0 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); } void EXTI1_IRQHandler(void) { //清除中断 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1); //熄灭LED GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_SET); }
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若是PA5和PA6产生中断，其中断处理函数为同一个，在调用中断处理函数时，怎么知道是哪个中断产生的呢？
- 只需要判断其中断挂起寄存器的值，若为1，则代表是这个中断源产生的中断
#include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_pal.h" int main(void) { //4.1设置中断优先级分组 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); PAL_Init(); //1.初始化IO引脚 //将PA0和PA1分别设置为输入上拉模式 //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //PA0，PA1 GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct; GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6; GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&GPIOInitStruct); //2.配置EXTI的引脚映射 //开启AFIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //PA0->EXTI0 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource5); //PA1->EXTI1 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource6); //3.配置EXTI //3.1初始化EXTI0 EXTI_InitTypeDef EXTIInitStruct; EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line5; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //3.2初始化EXTI1 EXTIInitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line6; EXTIInitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTIInitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTIInitStruct); //4.初始化NVIC //4.2初始化某一路的中断 NVIC_InitTypeDef NVICInitStruct; //4.2.1EXTI0 NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVICInitStruct); //4.2.2EXTI1 //5.初始化PC13 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //open-drain开漏模式 GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOC,&GPIOInitStruct); while(1) { } } void EXTI9_5_IRQHandler(void) { if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line5) == SET)//EXTI { EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5); //清除中断 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); } //不写if else原因：可能同时为1 两个都执行 if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line6) == SET) { EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line6);//清除中断 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET); } }
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3.5 EXTI的标准库编程方法总结
