stm32-中断

- Date:2023-06-10

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• Tags: #stm32 #中断
  [[2023-06]]

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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

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

- Date:2023-06-10

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

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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！

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

NVIC相关寄存器介绍

NVIC工作原理

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

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

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

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

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）

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：

__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();      对应RCC_APB2ENR寄存器 位0

EXTI 与 IO对应关系

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）

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）

HAL库中断回调处理机制介绍

公用函数在gpio里面找，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler