STM32之外部中斷控制

1、STM32外部中斷結(jié)構(gòu)圖

　　如上圖所示：主要包括四個(gè)環(huán)節(jié)，GPIO、AFIO、EXTI、NVIC。以STM32F103VE（100腳）為例說明硬件模塊的數(shù)量：

GPIO:　　　　　　80個(gè)

AFIO選擇通道: 　　16個(gè)

外部中斷線EXTI:　 16 + 3 = 19個(gè)

NVIC　　　　 :　 1個(gè)　

2、EXTI控制器結(jié)構(gòu)圖

①功能

• 中斷 　　申請(qǐng)中斷
• 事件　　 當(dāng)事件發(fā)生的時(shí)候，將產(chǎn)生事件脈沖，可以用來(lái)喚醒內(nèi)核

② 功能詳細(xì)說明　　

　　如果要產(chǎn)生中斷，必須事先配置好并使能中斷線。根據(jù)需要的邊沿檢測(cè)設(shè)置2個(gè)觸發(fā)寄存器，同時(shí)在中斷屏蔽寄存器的相應(yīng)位寫’1’ 允許中斷請(qǐng)求。當(dāng)外部中斷線上發(fā)生了需要的邊沿時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)的掛起位也隨之被置’1’ 。在掛起寄存器的對(duì)應(yīng)位寫’1’，可以清除該中斷請(qǐng)求。

　　如果要為產(chǎn)生事件，必須事先配置好并使能事件線。根據(jù)需要的邊沿檢測(cè)通過設(shè)置2個(gè)觸發(fā)寄存器，同時(shí)在事件屏蔽寄存器的相應(yīng)位寫’1’允許事件請(qǐng)求。當(dāng)事件線上發(fā)生了需要的邊沿時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)事件請(qǐng)求脈沖，對(duì)應(yīng)的掛起位不被置’1’。

　　通過在軟件中斷/事件寄存器寫’1’，也可以通過軟件產(chǎn)生中斷/事件請(qǐng)求。

3、STM32外部中斷軟件配置步驟

①　配置NVIC控制器

②　使能GPIO和AFIO時(shí)鐘　

③　配置GPIO （復(fù)用功能的輸入輸出配置）

④　配置AFIO （選定要配置為EXTI的I/O口線）

⑤ EXTI控制器的配置

　　配置寄存器就好像是我們?cè)诟腟TM32的硬件電路，讓它們處于一種新的工作狀態(tài)--外部中斷模式。

二、STM32外部中斷軟件配置細(xì)節(jié)

　　以PA0引腳的外部中斷為例進(jìn)行介紹：

1、配置NVIC控制器

　　PA0引腳對(duì)應(yīng)的外部中斷線是EXTI_Line0，而EXTI_Line0對(duì)應(yīng)的中斷源是EXTI0_IRQn。

　　調(diào)用NVIC_Init函數(shù)設(shè)置中斷源EXTI0_IRQn的搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，并且使能中斷。

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_IRQChannel

　　定義配置的對(duì)象，是哪一個(gè)中斷源，它不能使用“EXTI0_IRQnEXTI0_IRQn”方式調(diào)用一次NVIC_Init函數(shù)配置多個(gè)中斷源

2、使能GPIO和AFIO時(shí)鐘

　　GPIO用作EXTI外部中斷或使用重映射功能的時(shí)候，不僅需要開啟外設(shè)時(shí)鐘RCC_APB2Periph_GPIOA，還需要開啟AFIO時(shí)鐘RCC_APB2Periph_AFIO。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA  RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

3、配置GPIO（復(fù)用功能的輸入輸出配置）

　　配置PA0為上拉輸入。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;     // 上拉輸入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

4、配置AFIO（選定要配置為EXTI的I/O口線）

　　PA0引腳對(duì)應(yīng)的外部中斷線是EXTI_Line0，但是PB0~PG0對(duì)應(yīng)的也都是這個(gè)外部中斷線。所以，需要通過多路選擇器確定到底是哪一個(gè)引腳映射到EXTI_Line0。

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); 

5、EXTI控制器的配置

　　配置外部中斷線EXTI_Line0的工作模式，為中斷模式，下降沿觸發(fā)中斷，并且使能外部中斷線EXTI_Line0。

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿中斷EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 

三、中斷配置過程以及STM中斷結(jié)構(gòu)解惑

1、為什么NVIC有使能中斷，EXTI控制器還有一個(gè)使能控制呢？

　　NVIC控制器是在ARM公司設(shè)計(jì)的Cortex-M3內(nèi)核中，EXTI控制器是ST公司自己設(shè)計(jì)的外設(shè)。

　　在NVIC控制器中，有“Interrupt set-enable register&Interrupt clear-enable register”，它們來(lái)控制是否使能中斷源EXTI0_IRQn。

　　而EXTI控制器中，有“Interrupt mask register”來(lái)控制中斷線EXTI_Line0的中斷標(biāo)志位是否傳送給NVIC控制器。

2、為什么NVIC控制器使能中斷源的寄存器要兩種？

　　中斷的使能與除能分別使用各自的寄存器來(lái)控制——這與傳統(tǒng)的，使用單一比特的兩個(gè)狀態(tài)來(lái)表達(dá)使能與除能是不同的。CM3 中可以有 240 對(duì)使能位／除能位(SETENA 位/CLRENA 位)，每個(gè)中斷擁有一對(duì)。這 240 個(gè)對(duì)子分布在 8 對(duì)32位寄存器中（最后一對(duì)沒有用完）。欲使能一個(gè)中斷，我們需要寫1 到對(duì)應(yīng)SETENA的位中；欲除能一個(gè)中斷，你需要寫 1 到對(duì)應(yīng)的CLRENA位中。如果往它們中寫0，則不會(huì)有任何效果。

　　寫零無(wú)效是個(gè)很關(guān)鍵的設(shè)計(jì)理念：通過這種方式，使能／除能中斷時(shí)只需把“當(dāng)事位”寫成 1，其它的位可以全部為零。再也不用像以前那樣，害怕有些位被寫入0 而破壞其對(duì)應(yīng)的中斷設(shè)置（反正現(xiàn)在寫 0 沒有效果了），從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)中斷都可以自顧地設(shè)置，而互不侵犯——只需單一的寫指令，不再需要讀-改-寫三步曲。（摘自《CM3權(quán)威指南》）

3、在清除中斷標(biāo)志位的時(shí)候，為什么只需要清除EXTI的中斷標(biāo)志位就行，而不需要清除NVIC的懸起寄存器SETPEND？

　　有些程序員在中斷服務(wù)程序結(jié)束的位置清除中斷源的時(shí)候，還調(diào)用了NVIC_ClearPendingIRQ()函數(shù)清除中斷源的懸起標(biāo)志位，其實(shí)是不需要的。　　

　　如果中斷發(fā)生時(shí)，正在處理同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)異常，或者被掩蔽，則中斷不能立即得到響應(yīng)。此時(shí)中斷被懸起。中斷的懸起狀態(tài)可以通過“中斷設(shè)置懸起寄存器(SETPEND) ”和“中斷懸起清除寄存器(CLRPEND) ”來(lái)讀取，還可以寫它們來(lái)手工懸起中斷。（這段文字摘自《CM3權(quán)威指南》）

　　由此我們可以得出結(jié)論：如果中斷服務(wù)程序得到執(zhí)行（中斷得到響應(yīng)），此時(shí)中斷就不會(huì)被懸起。所以我們的中斷服務(wù)程序不需要清除“懸起標(biāo)志位”。

　　有人可能還會(huì)這么想：倘若一個(gè)中斷服務(wù)程序因?yàn)樘幚砥髡趫?zhí)行同級(jí)中斷服務(wù)程序而不能被執(zhí)行，中斷被懸起，那么當(dāng)輪到這個(gè)中斷得到響應(yīng)后，這個(gè)中斷服務(wù)程序需要清楚“懸起標(biāo)志位”嗎？

　　我認(rèn)為還是不需要，因?yàn)橹袛鄻?biāo)志位的懸起和解懸，硬件都是可以自動(dòng)控制的。也就是說，當(dāng)懸起的中斷被響應(yīng)的時(shí)候，“懸起標(biāo)志位”自動(dòng)被硬件予以清除，不必手動(dòng)清除。

參考資料：《STM32 庫(kù)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南》

　　　　　《CM3權(quán)威指南》

　　　　　《STM32F10X芯片手冊(cè)》

　　　　　《STM32F10xxx Cortex-M3 programming manual.pdf》