stm32-中断

什么是中断

打断 CPU 执行正常的程序，转而处理紧急程序，然后返回原暂停的程序继续运行，就叫中断
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中断的作用和意义

  1. 实时控制：在确定时间内对相应事件作出响应，如：温度监控
  2. 故障处理：检测到故障，需要第一时间处理，如：电梯门夹人了
  3. 数据传输：不确定数据何时会来，如：串口数据接收
    中断的意义：高效处理紧急程序，不会一直占用 CPU 资源

STM32 GPIO 外部中断简图

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- Date:2023-06-10

  • Time:09:12
  • Subject: none
  • Tags: #stm32 #NVIC #中断
    [[2023-06]]

NVIC 基本概念

Nested vectored interrupt controller，嵌套向量中断控制器，属于内核（M3/4/7）
NVIC 支持：256 个中断（16 内核 + 240 外部），支持：256 个优先级，允许裁剪！
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什么是中断向量表？

定义一块固定的内存，以 4 字节对齐，存放各个中断服务函数程序的首地址
中断向量表定义在启动文件，当发生中断，CPU 会自动执行对应的中断服务函数
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NVIC 相关寄存器介绍

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NVIC 工作原理

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STM32 中断优先级基本概念

  1. 抢占优先级(pre)：高抢占优先级可以打断正在执行的低抢占优先级中断（这个优先考虑）
  2. 响应优先级(sub)：(子优先级)当抢占优先级相同时，响应优先级高的先执行，但是不能互相打断，就是不能在别人执行的时候插进去，按谁先的顺序
  3. 抢占和响应都相同的情况下，自然优先级越高的，先执行
  4. 自然优先级：中断向量表的优先级
  5. 数值越小，表示优先级越高

STM32 中断优先级分组

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几位表示有 2 的几次方个优先级可使用
特别提示：一个工程中，一般只设置一次中断优先级分组。
参考：STM32F10xxx 编程手册（英文版）.pdf，4.4.5 节

例子

假设分组为 2
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EXTI1 和 RTC 可以打断：EXTI0 和 Systick 的中断，获得优先执行！

STM32 NVIC 的使用

设置中断分组

寄存器：AIRCR[10:8]，
HAL_NVIC_SetPriorityGrouping

设置中断优先级

寄存器：IPRx bit[7:4]，
HAL_NVIC_SetPriority

使能中断

寄存器：ISERx，
HAL_NVIC_EnableIRQ
特别提醒：例程中，中断分组已经在 HAL_Init()函数中设置了分组 2

1
HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);

EXTI

#EXTI

基本概念

External(Extended) interrupt/event Controller，外部(扩展)中断事件控制器
包含 20 个产生事件/中断请求的边沿检测器，即总共：20 条 EXTI 线（F1）

中断和事件的理解：

中断：要进入 NVIC，有相应的中断服务函数，需要 CPU 处理
事件：不进入 NVIC，仅用于内部硬件自动控制的，如：TIM、DMA、ADC

EXTI 支持的外部中断/事件请求

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EXTI 主要特性

F1/F4/F7 系列
每条 EXTI 线都可以单独配置：选择类型（中断或者事件）、触发方式（上升沿，下降沿或者双边沿触发）、支持软件触发、开启/屏蔽、有挂起状态位

EXTI 工作原理（F1/F4/F7 系列）

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注：

  1. /20 是 f1 有 20 条 exit 线，虽然 32 位，但是只有 20 条有效
    ①，边沿检测，检测输入信号变换
    ②，软件触发，swier 置 1，那么是软件触发，此处是或门，一个 1 就能过，置 0 则硬件触发
    ③，中断屏蔽/清除，都置 1 才可到 nvic（与门）
    ④，事件屏蔽，都置 1，给外设产生事件（少用）
    了解寄存器：
  2. EXTI_FTSR 下降沿
  3. EXTI_RTSR 上升沿
  4. EXTI_IMR 中断屏蔽
  5. EXTI_PR 挂起

EXTI 和 IO 映射关系

AFIO 简介（F1）

Alternate Function IO，即复用功能 IO，主要用于重映射和外部中断映射配置

  1. 调试 io 配置 AFIO_MAPR[26:24]，配置 JTAG/SWD 的开关状态
  2. 重映射配置 AFIO_MAPR，部分外设 IO 重映射配置
  3. （重点）外部中断配置 AFIO_EXTICR1~4，配置 EXTI 中断线 0~15 对应具体哪个 IO 口
    特别注意：配置 AFIO 寄存器之前要使能 AFIO 时钟，方法如下：
1
__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();      对应RCC_APB2ENR寄存器 位0

EXTI 与 IO 对应关系

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AFIO_EXTICR1 的 EXTI0[3:0]位控制（4 个位）（F1）
配置好一个，如 PG0，其他的 Px0 用不上了，是一一对应关系的
SYSCFG_EXTICR1 的 EXTI0[3:0]位控制（F4/F7/H7）
注：图上的一列 0 为引脚号，abc…为分组号，x 可为 abc…
Px0 映射到 EXTI0
Px1 映射到 EXTI1
…
Px14 映射到 EXTI14
Px15 映射到 EXTI15

如何使用中断

STM32 EXTI 的配置步骤（外部中断）

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其他外设可以直接进入 EXTI

STM32 EXTI 的设置步骤（外部中断）

#配置

  1. 使能 GPIO 时钟
    1. 使能 GPIO 时钟
  2. 设置 GPIO 输入模式
    1. 上/下拉/浮空输入
  3. 使能 AFIO/SYSCFG 时钟
    1. 设置 AFIO/SYSCFG 时钟开启寄存器
  4. 设置 EXTI 和 IO 对应关系
    1. 选择 PA~PK 到底哪组 IO 对应 EXTI 输入线，AFIO_EXTICR/ SYSCFG_EXTICR
  5. 设置 EXTI 屏蔽，上/下沿
    1. 设置 EXTI 对应通道的屏蔽和上升沿/下降沿触发，IMR、 RTSR/FTSR
  6. 设置 NVIC
    1. 分 3 步，见前面内容，即：设置优先级分组、设置优先级、使能中断
  7. 设计中断服务函数 1. 编写对应中断的中断服务函数！清中断标志！
    注意：步骤 2 - 5 使用 HAL_GPIO_Init一步到位

STM32 EXTI 的HAL库设置步骤（外部中断）

  1. 使能 GPIO 时钟
    1. __ HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE
  2. GPIO/AFIO(SYSCFG)/EXTI
    1. HAL_GPIO_Init ，一步到位
  3. 设置中断分组
    1. HAL_NVIC_SetPriorityGrouping，此函数仅需设置一次！
  4. 设置中断优先级
    1. HAL_NVIC_SetPriority
  5. 使能中断
    1. HAL_NVIC_EnableIRQ
  6. 设计中断服务函数
    1. EXTIx_IRQHandler，中断服务函数，清中断标志！得去.s 文件里面找
    2. STM32 仅有：EXTI0~4、EXTI9_5(这个指 5-9 只有一个，后面同理)、EXTI15_10，7 个外部中断服务函数

通用外设驱动模型（四步法）

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HAL 库中断回调处理机制介绍

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公用函数在 gpio 里面找，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler