您现在的位置是：首页 >学无止境 >009 - STM32学习笔记 - 中断网站首页学无止境

009 - STM32学习笔记 - 中断

这节的内容，野火的官方视频我反复看了好几次，但是感觉火哥在这块讲解的特别绕，理解起来很吃力，后来在看了一下其他老师的视频，结合一些书本资料和官方手册，才搞清楚STM32中断该怎么使用。

1、中断概念

什么是中断？主线程序正常运行过程中，当中断信号产生时，系统先暂停主线程序，转去执行中断程序，当中断程序执行完后，在转回主线程序继续运行。

举个比较通俗的例子来说，加入一个人正在田里干活，家里人过来喊吃中午饭，此人就将手里的活放下回家吃饭，等吃完饭后在回来继续劳作。这里面田里干活就是主线程序，回家吃饭就是中断程序，而对应的家里人过来喊的这个动作，就是中断信号。

所以主线程序我们可以认为是正常运行的程序，中间插入的一些事情我们认为是突发的异常，只不过异常产生的时间不确定而已，那么在正常运行的程序过程中，可能会产生很多突发异常，可能有些异常是同时产生的，那么当出现多个同时产生的异常时，系统该如何处理呢？

用上一个例子来说明，正在田里干活，突然觉得肚子不舒服急需解手（例子而已，请勿介意），而此时家里人过来喊吃饭，那么该优先做那件事呢？当然是优先解手，等完事后再去吃饭（毕竟吃饭可以晚一会再去，肚子不舒服当然先解决咯）。那么事情就可以理顺了，先解手，在吃饭，吃完饭后再下地干活（解手后记得洗手哈！）。

所以这里就引出来一个概念，优先，当多个中断同时出现时，优先处理哪件事，就需要确定这些事的优先级。

看一下STM32中提供出来的中断，这里将stm32提供的中断打断分为两部分说明，如下表：

系统异常（内核）

外部中断（外设）

a、优先级

在上面的表中，需要注意的是，系统已经给各种中断（异常）给出了默认优先级，数字越小，优先级越高。而且再优先级类型中明确说明了哪些优先级可以设置，哪些优先级不可设置。也就是说，凡是标明了中断优先级类型为可设置的，则表明用户可以通过修改优先级级别，从而决定中断执行的先后顺序。

b、中断地址

当单片机产生中断信号的时候，系统需要响应这个中断，对应的在表中最后一栏，看到每个对应的中断均有一个地址，需要注意的是，这个地址不是绝对地址，而是偏移地址，这里牵扯到地址重映射，后面学到了在分享。

c、中断服务子程序

在启动代码那一节中提到中断服务程序，当启动代码执行后，会映射所有中断服务程序，即我们说的中断向量表，在向量表中包含了所有内核和外设的中断服务函数名，这里需要注意，后续在用到中断服务程序时，一定要确保编写的中断服务程序名和向量表中的程序名一致，否则程序不会报错，但是当中断产生时，并不会去执行写好的中断服务程序，而是执行系统默认的程序，而系统默认的为无限空循环，那程序就会死到那里，不会出现响应。

2、中断向量控制器（NVIC）

中断向量控制器（Nested vectored interrupt controller）属于内核外设，主要作用是管理包括内核和片上所有外设的中断相关功能。

使用到的两个库文件为：core_cm4.h和misc.h，NVIC寄存器位于core_cm4.h中，固件库中NVIC预留了很多位，我猜大概率时为了后期扩展使用，目前我用到的固件库版本还比较老，一共才90多个中断，有兴趣的话可以去找一找最新的固件库看一下。

typedef struct
{
  __IO uint32_t ISER[8];                 /*!< 偏移量: 0x000 (读/写)  中断使能寄存器 			*/
       uint32_t RESERVED0[24];
  __IO uint32_t ICER[8];                 /*!< 偏移量: 0x080 (读/写)  中断清除寄存器         	*/
       uint32_t RSERVED1[24];
  __IO uint32_t ISPR[8];                 /*!< 偏移量: 0x100 (读/写)  中断使能悬起寄存器		  */
       uint32_t RESERVED2[24];
  __IO uint32_t ICPR[8];                 /*!< 偏移量: 0x180 (读/写)  中断清除悬起寄存器         */
       uint32_t RESERVED3[24];
  __IO uint32_t IABR[8];                 /*!< 偏移量: 0x200 (读/写)  终端有效位寄存器           */
       uint32_t RESERVED4[56];
  __IO uint8_t  IP[240];                 /*!< 偏移量: 0x300 (读/写)  中断优先级寄存器           */
       uint32_t RESERVED5[644];
  __O  uint32_t STIR;                    /*!< 偏移量: 0xE00 (只 读)  软件触发中断寄存器         */
}  NVIC_Type;

这里学习一下几个常用的寄存器

中断优先级寄存器（NVIC_IPRx）

这个图中，按照中断优先级分为IP0-IP80（实际目前我使用的内核中断已经增加到93，看过野火官方出的教材上，中断源已经增加到97了），每个中断的IPx寄存器都有8位位宽，原则来说，每个中断的优先级可配置范围位0~255，其值越小，优先级越高，但是实际起到作用的只有4位。

此表中，可以看到实际起到作用的只有高4位，低4位并没有使用，STM32官方为了表示这4位，将优先级分为主（抢占）优先级和子优先级，两个中断同时触发时，主优先级高的先抢占执行权，主优先级相同时，则子优先级高的限制性，当然也可能存在主优先级和子优先级相同的情况，这个STM32官方也给出了解决办法，就是硬件编号越小的，优先级越高。

因此根据主优先级和子优先级的分类，STM32将优先级分为5组分别如下

可以用中标准库函数NVIC_PriorityGroupConfig() 来实现优先级的分组

3、EXTI外部中断/事件控制器

在STM32中还提供了一个EXTI外部中断/事件控制器，用于产生事件/中断请求的边沿检测，数量有23个，每个输入线都可以进行单独配置，可以通过寄存器选择中断/事件类型，和相应的触发条件（上升沿触发、下降沿触发和边沿触发），并且也可以根据需求单独进行屏蔽。

typedef struct
{
      uint32_t EXTI_Line;               /* 选择输入线 */
      EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;       /*!< 触发模式：可选为外部中断或者事件模式 */
      EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; /*!< 触发方式：上升沿、下降沿、边沿检测 */
      FunctionalState EXTI_LineCmd;     /*!< 使能位 */ 
}EXTI_InitTypeDef;

以中断触发按键检测为例，对EXTI进行分析：

a、EXTI_Line外部中断/事件线

F429中168个GPIO通过下面的方式连接到16个外部中断/事件控制器上

其中将GPIOA-GPIO中以引脚号从0-15分别挂在在EXTI0-EXIT15

我使用的开发板上，可以操作的按键电路GPIO有两个，分别为PA0和PC13，PA0是连接到EXTI0，PC13连接到EXTI13上，因此PA0的外部中断/事件线应该选择EXTI_Line0，而PC13则选择EXTI_Line13。

b、EXTI_Mode，外部中断/事件模式控制器

typedef enum
{
      EXTI_Mode_Interrupt = 0x00,	//中断模式
      EXTI_Mode_Event = 0x04		//事件模式
}EXTIMode_TypeDef;

这个直接选择中断模式EXTI_Mode_Interrupt就行。

c、EXTI_Trigger外部中断/事件触发方式

typedef enum
{
      EXTI_Trigger_Rising = 0x08,			//上升沿触发
      EXTI_Trigger_Falling = 0x0C,  		//下降沿触发
      EXTI_Trigger_Rising_Falling = 0x10	//边沿触发
}EXTITrigger_TypeDef;

这里我选择的是上升沿触发EXTI_Trigger_Rising

在将上面几个寄存器设置好后，就可以使用中断使能控制器``EXTI_LineCmd`对外部中断/事件进行使能。

下面将程序关键部分代码贴上来，里面详细的可以看一下注释，程序内容是：按键按下，触发中断，控制LED灯亮灭。

关于LED灯的配置和使用，可以看一下之前关于LED灯的文章，这里着重说一下按键中断的相关配置和程序。

创建bsp_exti_key.c和bsp_exti_key.h

bsp_exti_key.h

#ifndef __BSP_KEY_H__
#define __BSP_KEY_H__

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_gpio.h"
#include "stm32f4xx_rcc.h"

#define KEY1_PORT               GPIOA					//宏定义KEY1按键端口
#define KEY1_PIN                GPIO_Pin_0				//宏定义KEY1按键引脚号
#define KEY1_CLK                RCC_AHB1Periph_GPIOA	 //宏定义KEY1时钟

#define KEY1_EXTI_IRQ           EXTI0_IRQn				//配置KEY1中断源

#define KEY2_PORT               GPIOC					//宏定义KEY1按键端口
#define KEY2_PIN                GPIO_Pin_13				//宏定义KEY1按键引脚号
#define KEY2_CLK                RCC_AHB1Periph_GPIOC	 //宏定义KEY1时钟

#define KEY2_EXTI_IRQ           EXTI15_10_IRQn			//配置KEY2中断源

#define KEY1_EXTI_PROTSOURCE    EXTI_PortSourceGPIOA	 //宏定义KEY1端口源
#define KEY1_EXTI_PINSOURCE     EXTI_PinSource0			//宏定义KEY1引脚源	
#define KEY1_EXTI_LINE          EXTI_Line0				//宏定义KEY1输入线

#define KEY2_EXTI_PROTSOURCE    EXTI_PortSourceGPIOC	//宏定义KEY2端口源
#define KEY2_EXTI_PINSOURCE     EXTI_PinSource13		//宏定义KEY2引脚源	
#define KEY2_EXTI_LINE          EXTI_Line13				//宏定义KEY2输入线

#define KEY1_Handler    EXTI0_IRQHandler				//宏定义KEY1中断服务函数

#define KEY2_Handler    EXTI15_10_IRQHandler			//宏定义KEY2中断服务函数

#define KEY_ON  1
#define KEY_OFF 0

void EXTI_Key_Config(void);
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

#endif  /*__BSP_KEY_H__*/

这里需要注意的是在中断源的配置上，看到PA0的中断源是EXTI0_IRQn，而PC13的中断源配置为EXTI15_10_IRQn，这里可以看一下stm32f4xx.h中对于IRQn_Type结构体定义，这里就不大篇幅贴源码了。

bsp_exti_key.h

#include "bsp_exti_key.h"

static void NVIC_Config(void)				//配置中断向量表
{
    /*创建NVIC_InitTypeDef结构体*/
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    /*设置NVIC为优先级组1*/
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    
    /*设置主优先级为1*/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    
    /*设置子优先级为1*/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    
    /*使能中断通道*/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
    /*配置中断源为按键1*/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = KEY1_EXTI_IRQ;
    
    /*初始化中断*/
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    /*配置中断源为按键2，其余沿用上面的配置*/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = KEY2_EXTI_IRQ;
    
    /*初始化中断*/
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void EXTI_Key_Config(void)
{
    /*--------------------------------GPIO引脚功能配置--------------------------------------*/
    GPIO_InitTypeDef KEY_InitStruct;
    /* 定义EXTI结构体 */
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(KEY1_CLK|KEY2_CLK,ENABLE);
    
    KEY_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
    
    KEY_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    
    KEY_InitStruct.GPIO_Pin = KEY1_PIN;
    
    GPIO_Init(KEY1_PORT,&KEY_InitStruct);

    KEY_InitStruct.GPIO_Pin = KEY2_PIN;
    
    GPIO_Init(KEY2_PORT,&KEY_InitStruct);
    /************************************配置NVIC向量控制器*********************************/
    NVIC_Config();
    
    /******************************配置EXTI外部中断/事件控制器*******************************/
    /*使能SYSCFG时钟，使用GPIO外部中断时，必须使能SYSCFG时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);
    
    /* 将EXTI连接到按键1引脚 */
    SYSCFG_EXTILineConfig(KEY1_EXTI_PROTSOURCE,KEY1_EXTI_PINSOURCE);
    
    /* 将EXTI连接到按键1引脚 */
    SYSCFG_EXTILineConfig(KEY2_EXTI_PROTSOURCE,KEY2_EXTI_PINSOURCE);
    
    /* 设置EXTI模式为外部中断模式 */
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    
    /* 设置EXTI触发模式为上升沿 */
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    
    /* 使能EXTI */
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    
    /* 设置引脚为KEY1 */
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = KEY1_EXTI_LINE;
    
    /* 初始化KEY1 */
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    /* 设置引脚为KEY1，其余沿用上面的配置*/
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = KEY2_EXTI_LINE;
    /* 初始化KEY1 */
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}

在完成以上设置后，就可以写我们的中断服务函数了，中断服务函数是放在stm32f4xx_it.c中，具体实现如下：

/* 中断服务程序名需要和启动文件startup_stm32f429_439xx.s中中断向量表的中断服务程序名一致，否则系统会跑去执行默认的程序，即启动代码中的B .程序进入死循环，这里用宏定义将中断服务程序改为KEY1/KEY2_Handler，目的是为了方便看出来这个中断服务程序是用来做什么的 */
void KEY1_Handler(void)
{
    /* 当中断触发后，会将中断标志位状态置位，只需要读取中断标志位就可以知道终端是否触发 */
    if(EXTI_GetITStatus(KEY1_EXTI_LINE) != RESET)
    {
        LED_G_TOGGLE;					//中断触发后，用户程序
    }
    /* 中断触发后，需要将中断标志位清除，后续会等待中断再次触发 */
    EXTI_ClearITPendingBit(KEY1_EXTI_LINE);
}
void KEY2_Handler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(KEY2_EXTI_LINE) != RESET)
    {
        LED_R_TOGGLE;
    }
    EXTI_ClearITPendingBit(KEY2_EXTI_LINE);
}

main.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_exti_key.h"

int main(void)
{
    LED_Config();				//初始化LED
    EXTI_Key_Config();			//初始化GPIO、EXTI及NVIC，之后就是进入死循环等待中断触发并执行中断服务程序
    while(1)
    {
    }
}

总结：

关于中断的使用，编程内容总结如下几个：

1、初始化用来产生中断的GPIO；

2、初始化EXTI外部中断/事件控制器；

3、配置NVIC中断向量表；

4、编写中断服务程序。