STM32开发(9)----CubeMX配置外部中断

文章介绍了STM32CubeMX如何配置外部中断,涉及中断架构、EXTI控制器和NIVC的概念,以及通过实验配置中断并利用回调函数检测中断效果的过程。

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前言

本章介绍使用STM32CubeMX对引脚的外部中断进行配置,介绍了中断架构体系,外部中断/事件控制器(EXTI),嵌套向量中断控制器(NIVC),并通过实验展示配置后的效果。

一、什么是中断

中断是指计算机运行过程中,出现某些意外情况需主机干预时,机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序,处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

中断可以分为系统异常(内部中断)和外部中断,内部中断是指中断信号来源是CPU内部,与当前执行的指令有关。外部中断信号的来源是CPU外部,与当前执行的指令无关。

1.STM32中断架构体系

在STM32中,一个中断由不同的中断源触发,触发后通过中断控制(NVIC)按照抢占优先级和响应优先级进行执行和响应,为了大家有一个整体认识,我们先来看一下STM中断架构体系图,重点关注图中的NVIC和EXTI。GPIO的中断源先通过EXTI然后再进入NIVC,片内的其他中断直接进入NIVC。
在这里插入图片描述

2.外部中断/事件控制器(EXTI)

有了大致的认识,我们接下来介绍下EXTI,EXTI的作用是检测,管理,配置事件/中断请求,它由20个产生事件/中断请求的边沿检测器组成,个输入线可以独立地配置输入类型(脉冲或挂起)和对应的触发事件(上升沿或下降沿或者双边沿都触发)。每个输入线都可以独立地被屏蔽,挂起寄存器保持着状态线的中断请求。

下图为EXTI控制框图,图中可以看到终端源,中断控制器和每个EXTI由20个产生事件/中断请求的边沿检测器组成。最终输出到NVIC中断控制器。
在这里插入图片描述
在datasheet中可以找到每个PGIO对应的EXTI,这里贴出来一些,实际使用过程中参考datashett
在这里插入图片描述

3.嵌套向量中断控制器(NIVC)

NVIC就是接收到不同的中断源根据中断源的参数控制中断响应。主要参数有:中断使能,抢占优先级,响应优先级。(优先级数值越小,优先级别越高)。
**中断使能:**判断是否开启中断,如果开启中断,则满足中断触发条件时程序会跳到中断服务程序运行,否则不响应中断主程序继续运行。

**抢占优先级:**判断一个中断是否可以打断另外一个中断的中断服务程序抢先运行。优先级高的服务可以打断优先级低的服务,优先运行。

**响应优先级:**如果几个抢占优先相同的中断同时触发,那么响应优先级高的最先运行。

判断中断的优先级,先看抢占优先级,抢占优先级高的中断优先级别高。抢占优先级相同的情况下,响应优先高的中断优先级别高。抢占优先级和响应优先级相同的情况下,根据中断向量表确定。

中断源可以在datasheet中查找到,下面是部分截图,实际使用是参考完全版datasheet:
在这里插入图片描述

二、实验过程

由于前几个章节已经对实验的硬件,工具,IDE,等内容进行了介绍,为了更加简洁明了的展示内容,这里对实验材料和编译烧录等过程不做过多介绍,如果需要查看,可以到GPIO、PWM等章节进行查阅。

1.CubeMX配置

选择芯片stm32f103c6t6,新建工程

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设置时钟源,最小系统外部晶振8Mhz,作为外部高速HSE时钟源。由于没有外接外部低速晶振,这里低速时钟源选择旁路时钟源。

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配置时钟树,这里使用官方推荐的配置

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配置引脚功能,因为我的最小系统没有啥外设,所以这里通过串口输出来判断中断触发,所以这里我配置了USART1,同时我这里选择PA1作为GPIO_EXTI1,配置中断上升沿触发,GPIO拉低。
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使能中断
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配置中断优先级,Preemption Priority为抢占优先级,Sub Priority是相应优先级
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Code Generator中设置只拷贝使用到的库,分离.c和.h文件

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设置好项目名称和路径,点击GENERATE CODE即可,生成后使用keil5 IDE打开。

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2.代码实现

在main.c中code4部分添加一个HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数,别忘记添加stdio.h添加头文件。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_1)
  {
    printf("GPIO1 interupt\r\n");
  }  
}
/* USER CODE END 4 */

在usart.c中重载printf

/* USER CODE BEGIN 1 */
#include "stdio.h"
#ifdef __GNUC__
  /* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
     set to 'Yes') calls __io_putchar() */
  #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
  #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */
/**
  * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
  * @param  None
  * @retval None
  */
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  /* Place your implementation of fputc here */
  /* e.g. write a character to the EVAL_COM1 and Loop until the end of transmission */
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
 
  return ch;
}
/* USER CODE END 1 */

3.硬件连接

烧录器ST-LINK V2和最小系统板的连接如图所示: 四线连接 SWDIO,GND,SWCLK,和3.3V电源,PA9 PA10连接TTL转USB工具,然后通过杜邦线短暂给PA1高电平,触发中断
在这里插入图片描述

4.实验结果

在这里插入图片描述

总结

本章介绍使用STM32CubeMX对引脚的外部中断进行配置,介绍了中断架构体系,外部中断/事件控制器(EXTI),嵌套向量中断控制器(NIVC),最终的实验由于外设较少,用杜邦线简单连接,触发中断,通过回调函数打印日志,检测配置的效果。

### 配置NVIC中断优先级 在STM32 CubeMX生成的FreeRTOS项目中,正确配置NVIC中断优先级和使能的过程涉及几个重要步骤。为了确保系统的稳定性和响应速度,合理设置中断优先级至关重要。 #### NVIC优先级分组的选择 对于大多数应用,默认推荐使用第5分组`NVIC_PriorityGroup_4`[^2]。此分组下,8位优先级寄存器中的高4位用于表示抢占优先级(preemption priority),低4位则代表子优先级(subpriority)。这意味着系统总共可以支持16种不同的抢占级别以及每种级别的内部再细分16个次序等级。 #### 中断优先级设定原则 当利用CubeMX工具来初始化硬件资源时,应遵循以下指导方针: - 抢占优先级数值越小,则该中断源具有更高的优先权;反之亦然。 - 子优先级仅在同一抢占层内起作用,即只有当两个或多个中断共享相同的抢占值时才会比较它们各自的子优先级决定谁先被服务。 因此,在实际操作过程中,应当仔细规划各个外设所对应的中断请求,并为其分配合适的优先级组合以满足具体应用场景的需求。 #### 使用CubeMX进行配置 打开CubeMX软件并加载目标MCU型号之后: - 进入“Pinout & Configuration”标签页下的RCC选项卡,找到System Core部分里的NVIC组件; - 设置所需的Priority Grouping参数为`Preemption Priority bits=4, Subpriority bits=4`; - 对于每一个需要启用的外围设备中断线,分别调整其Preemption Priority与Subpriority字段至适当位置; - 完成上述更改后保存工程文件(.ioc),随后即可导出对应平台(C/C++)的基础代码框架供后续开发工作使用. ```cpp // 示例:假设要给USART1中断配置优先级 HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 5 /* Preempt */, 0 /* Sub */); HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); ``` 这段C++代码展示了如何手动修改特定外设(这里是以串口为例)的中断属性。其中第一个参数是要操作的中断号,第二个参数指定抢占优先级而第三个则是子优先级。最后调用`EnableIRQ()`函数激活这条线路以便接收事件触发信号[^1].
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