STM32外部中斷的使用

1基本概念

ARM Coetex-M3內(nèi)核共支持256個(gè)中斷，其中16個(gè)內(nèi)部中斷，240個(gè)外部中斷和可編程的256級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置。STM32目前支持的中斷共84個(gè)（16個(gè)內(nèi)部+68個(gè)外部），還有16級(jí)可編程的中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置，僅使用中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置8bit中的高4位。

STM32可支持68個(gè)中斷通道，已經(jīng)固定分配給相應(yīng)的外部設(shè)備，每個(gè)中斷通道都具備自己的中斷優(yōu)先級(jí)控制字節(jié)PRI_n(8位，但是STM32中只使用4位，高4位有效)，每4個(gè)通道的8位中斷優(yōu)先級(jí)控制字構(gòu)成一個(gè)32位的優(yōu)先級(jí)寄存器。68個(gè)通道的優(yōu)先級(jí)控制字至少構(gòu)成17個(gè)32位的優(yōu)先級(jí)寄存器。

4bit的中斷優(yōu)先級(jí)可以分成2組，從高位看，前面定義的是搶占式優(yōu)先級(jí)，后面是響應(yīng)優(yōu)先級(jí)。按照這種分組，4bit一共可以分成5組

第0組：所有4bit用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)；

第1組：最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，后面3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)；

第2組：最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，后面2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)；

第3組：最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，后面1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)；

第4組：所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)。

所謂搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，他們之間的關(guān)系是：具有高搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷處理過(guò)程中被響應(yīng)，即中斷嵌套。

當(dāng)兩個(gè)中斷源的搶占式優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，這兩個(gè)中斷將沒(méi)有嵌套關(guān)系，當(dāng)一個(gè)中斷到來(lái)后，如果正在處理另一個(gè)中斷，這個(gè)后到來(lái)的中斷就要等到前一個(gè)中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個(gè)中斷同時(shí)到達(dá)，則中斷控制器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高低來(lái)決定先處理哪一個(gè)；如果他們的搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)都相等，則根據(jù)他們?cè)谥袛啾碇械呐盼豁樞驔Q定先處理哪一個(gè)。每一個(gè)中斷源都必須定義2個(gè)優(yōu)先級(jí)。

有幾點(diǎn)需要注意的是：

1）如果指定的搶占式優(yōu)先級(jí)別或響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別超出了選定的優(yōu)先級(jí)分組所限定的范圍，將可能得到意想不到的結(jié)果；

2）搶占式優(yōu)先級(jí)別相同的中斷源之間沒(méi)有嵌套關(guān)系；

3）如果某個(gè)中斷源被指定為某個(gè)搶占式優(yōu)先級(jí)別，又沒(méi)有其它中斷源處于同一個(gè)搶占式優(yōu)先級(jí)別，則可以為這個(gè)中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別。

2 GPIO外部中斷

STM32中，每一個(gè)GPIO都可以觸發(fā)一個(gè)外部中斷，但是，GPIO的中斷是以組位一個(gè)單位的，同組間的外部中斷同一時(shí)間只能使用一個(gè)。比如說(shuō)，PA0，PB0，PC0，PD0，PE0，PF0，PG0這些為1組，如果我們使用PA0作為外部中斷源，那么別的就不能夠再使用了，在此情況下，我們智能使用類似于PB1，PC2這種末端序號(hào)不同的外部中斷源。每一組使用一個(gè)中斷標(biāo)志EXTIx。EXTI0 – EXTI4這5個(gè)外部中斷有著自己的單獨(dú)的中斷響應(yīng)函數(shù)，EXTI5-9共用一個(gè)中斷響應(yīng)函數(shù)，EXTI10-15共用一個(gè)中斷響應(yīng)函數(shù)。

對(duì)于中斷的控制，STM32有一個(gè)專用的管理機(jī)構(gòu)：NVIC。對(duì)于NVIC的詳細(xì)解釋，可以參考《ARM Cortex-M3權(quán)威指南》，Joseph Yiu著，宋巖譯，北京航空航天大學(xué)出版社出版，第8章NVIC與中斷控制。中斷的使能，掛起，優(yōu)先級(jí)，活動(dòng)等等部都是NVIC在管理的。因?yàn)槲覍W(xué)習(xí)STM32重點(diǎn)在于如何開(kāi)發(fā)程序，所以內(nèi)部的一些東西，在此我就不詳細(xì)說(shuō)明了，有感興趣的可以參看上面提到的那本數(shù)。

3程序開(kāi)發(fā)

其實(shí)上面那些基本概念和知識(shí)只是對(duì)STM32的中斷系統(tǒng)有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，用程序說(shuō)話將會(huì)更能夠加深如何使用中斷。使用外部中斷的基本步驟如下：

1.設(shè)置好相應(yīng)的時(shí)鐘；

2.設(shè)置相應(yīng)的中斷；

3.IO口初始化；

4.把相應(yīng)的IO口設(shè)置為中斷線路（要在設(shè)置外部中斷之前）并初始化；

5.在選擇的中斷通道的響應(yīng)函數(shù)中中斷函數(shù)。

由于我用的奮斗開(kāi)發(fā)板沒(méi)有引出相應(yīng)的芯片引腳，所以只能用按鍵來(lái)觸發(fā)相應(yīng)的中斷。根據(jù)原理圖，K1/K2/K3連接的是PC5/PC2/PC3，因此我將用EXTI5/EXTI2/EXTI3三個(gè)外部中斷。PB5/PD6/PD3分別連接了三個(gè)LED燈。中斷的效果是按下按鍵，相應(yīng)的LED燈將會(huì)被點(diǎn)亮。

1.設(shè)置相應(yīng)的時(shí)鐘

首先需要打開(kāi)GPIOB、GPIOC和GPIOE（因?yàn)榘存I另外一端連接的是PE口）。然后由于是要用于觸發(fā)中斷，所以還需要打開(kāi)GPIO復(fù)用的時(shí)鐘。相應(yīng)的函數(shù)在GPIO的學(xué)習(xí)筆記中有了詳細(xì)了解釋。詳細(xì)代碼如下：

void RCC_cfg()

{

//打開(kāi)PE PD PC PB端口時(shí)鐘，并且打開(kāi)復(fù)用時(shí)鐘

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

}

設(shè)置相應(yīng)的時(shí)鐘所需要的RCC函數(shù)在stm32f10x_rcc.c中，所以要在工程中添加此文件。

2.設(shè)置好相應(yīng)的中斷

設(shè)置相應(yīng)的中斷實(shí)際上就是設(shè)置NVIC，在STM32的固件庫(kù)中有一個(gè)結(jié)構(gòu)體NVIC_InitTypeDef，里面有相應(yīng)的標(biāo)志位設(shè)置，然后再用NVIC_Init()函數(shù)進(jìn)行初始化。詳細(xì)代碼如下：

void NVIC_cfg()

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//選擇中斷分組2

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQChannel;//選擇中斷通道2

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //搶占式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//響應(yīng)式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能中斷

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQChannel;//選擇中斷通道3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //搶占式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//響應(yīng)式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;//使能中斷

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;//選擇中斷通道5

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //搶占式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為2

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;//響應(yīng)式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為2

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能中斷

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

由于有3個(gè)中斷，因此根據(jù)前文所述，需要有3個(gè)bit來(lái)指定搶占優(yōu)先級(jí)，所以選擇第2組。又由于EXTI5-9共用一個(gè)中斷響應(yīng)函數(shù)，所以EXTI5選擇的中斷通道是EXTI9_5_IRQChannel，詳細(xì)信息可以在頭文件中查詢得到。用到的NVIC相關(guān)的庫(kù)函數(shù)在stm32f10x_nivc.c中，需要將此文件復(fù)制并添加到工程中。具體位置可以查看關(guān)于GPIO的筆記。這段代碼編譯起來(lái)沒(méi)有任何問(wèn)題，但是在鏈接的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)，需要把STM32F10xR.LIB加入工程中，具體位置在…KeilARMRV31LIBSTSTM32F10xR.LIB。

3.IO口初始化

void IO_cfg()

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;//選擇引腳2

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//輸出頻率最大50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//帶上拉電阻輸出

GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_2);//將PE.2引腳設(shè)置為低電平輸出

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_5; //選擇引腳2 3 5

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //選擇輸入模式為浮空輸入

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//輸出頻率最大50MHz

GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);//設(shè)置PC.2/PC.3/PC.5

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_6;//選擇引腳3 6

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//輸出頻率最大50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//帶上拉電阻輸出

GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;//選擇引腳5

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//輸出頻率最大50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//帶上拉電阻輸出

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

}

其中連接外部中斷的引腳需要設(shè)置為輸入狀態(tài)，而連接LED的引腳需要設(shè)置為輸出狀態(tài)，初始化PE.2是為了使得按鍵的另外一端輸出低電平。GPIO中的函數(shù)在stm32f10x_gpio.c中。

4.把相應(yīng)的IO口設(shè)置為中斷線路

由于GPIO并不是專用的中斷引腳，因此在用GPIO來(lái)觸發(fā)外部中斷的時(shí)候需要設(shè)置將GPIO相應(yīng)的引腳和中斷線連接起來(lái)，具體代碼如下：

void EXTI_cfg()

{

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

//清空中斷標(biāo)志

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5);

//選擇中斷管腳PC.2 PC.3 PC.5

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource2);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource3);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource5);

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line2 | EXTI_Line3 | EXTI_Line5; //選擇中斷線路2 3 5

EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //設(shè)置為中斷請(qǐng)求，非事件請(qǐng)求

EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling; //設(shè)置中斷觸發(fā)方式為上下降沿觸發(fā)

EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//外部中斷使能

EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

}

EXTI_cfg中需要調(diào)用到的函數(shù)都在stm32f10x_exti.c。

5.寫(xiě)中斷響應(yīng)函數(shù)

STM32不像C51單片機(jī)那樣，可以用過(guò)interrupt關(guān)鍵字來(lái)定義中斷響應(yīng)函數(shù)，STM32的中斷響應(yīng)函數(shù)接口存在中斷向量表中，是由啟動(dòng)代碼給出的。默認(rèn)的中斷響應(yīng)函數(shù)在stm32f10x_it.c中。因此我們需要把這個(gè)文件加入到工程中來(lái)。

在這個(gè)文件中，我們發(fā)現(xiàn)，很多函數(shù)都是只有一個(gè)函數(shù)名，并沒(méi)有函數(shù)體。我們找到EXTI2_IRQHandler()這個(gè)函數(shù)，這就是EXTI2中斷響應(yīng)的函數(shù)。我的目標(biāo)是將LED燈點(diǎn)亮，所以函數(shù)體其實(shí)很簡(jiǎn)單：

void EXTI2_IRQHandler(void)

{

//點(diǎn)亮LED燈

GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6);

//清空中斷標(biāo)志位，防止持續(xù)進(jìn)入中斷

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);

}

void EXTI3_IRQHandler(void)

{

GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3);

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);

}

void EXTI9_5_IRQHandler(void)

{

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5);

}

由于EXTI5-9是共用一個(gè)中斷響應(yīng)函數(shù)，因此所有的EXTI5 – EXTI9的響應(yīng)函數(shù)都寫(xiě)在這個(gè)里面。

6.寫(xiě)主函數(shù)

#include "stm32f10x_lib.h"

void RCC_cfg();

void IO_cfg();

void EXTI_cfg();

void NVIC_cfg();

int main()

{

RCC_cfg();

IO_cfg();

NVIC_cfg();

EXTI_cfg();

while(1);

}

main函數(shù)前是函數(shù)聲明，main函數(shù)函數(shù)體中都是調(diào)用初始化配置函數(shù)，然后進(jìn)入死循環(huán)，等待中斷響應(yīng)。

由于文中牽涉到很多庫(kù)函數(shù)，我們可以通過(guò)查找?guī)旌瘮?shù)說(shuō)明文檔來(lái)了解相應(yīng)的函數(shù)有些什么作用，在《ARM®-based 32-bit MCU STM32F101xx and STM32F103xx firmware library》中。網(wǎng)上也有中文版的說(shuō)明文檔可供參考。