中断编程入门

睡不醒的胡图图~

已于 2024-05-19 23:09:14 修改

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文章标签：单片机嵌入式硬件

于 2024-05-19 23:06:46 首次发布

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一、STM32以中断的方式点亮LED灯（标准库）

一、STM32以中断的方式点亮LED灯（标准库）

主要任务：用stm32F103核心板的GPIOA端一管脚接一个LED，GPIOB端口一引脚接一个开关（用杜邦线模拟代替）。采用中断模式编程，当开关接高电平时，LED亮灯；接低电平时，LED灭灯。

1.1、中断

1.1.1、定义

计算机在执行程序过程中，当出现异常情况（断电等）或特殊请求（数据传输等）时，计算机暂停现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求进行处理，处理完毕后再返回到现行程序的中断处，继续执行原程序，这就是“中断”。

中断在嵌入式系统中占有极其重要的地位，中断机制使得系统能更有效更合理的发挥效能和提高效能。

1.1.2、中断优先级与中断嵌套

中断优先级：当有多个中断源同时请求中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行判断，优先响应更加紧急的中断源。

中断嵌套：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。

1.1.3、中断处理流程

中断处理流程：中断请求、中断响应、中断服务和中断返回

中断请求：中断请求是中断源向CPU发出中断请求信号，此时中断控制系统的中断请求寄存器被置位，向CPU请求中断。

中断响应：CPU的中断系统判断中断源的中断请求是否符合中断响应条件，如果符合条件，则暂时中断当前程序并控制程序跳转到中断服务程序。

中断服务：为处理中断而编写的程序称为中断服务程序，是由开发人员针对具体中断所要实现的功能进行设计和编写的，需要由开发人员来实现。

中断返回：CPU退出中断服务程序，返回到中断请求响应之前被中止的位置继续执行主程序。这部分操作同样由硬件来实现，不需要开发人员进行处理。

1.1.4、STM32与中断

STM32的内部中断处理机制：

（一）STM32中断优先级：

STM32使用Cortex-M3的8位优先级寄存器中的4位来配置中断优先级，即STM32中的NVIC只支持16级中断优先级的管理。

NVIC中断配置的相关函数存放在标准外设库misc.c和misc.h文件中，共定义了5个相关函数及NVIC初始化结构体。

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t NVIC_VectTab, uint32_t Offset);
void NVIC_SystemLPConfig(uint8_t LowPowerMode, FunctionalState NewState);
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource);

中断分组管理函数：

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)

用于设置中断的优先级分组，此函数只有一个参数NVIC_PriorityGroup，其取值共有5组，每组的抢占优先级和响应优先级所占位数均不同，取值范围不同。

NVIC_PriorityGroup	抢占优先级取值范围	响应优先级取值范围	描述
NVIC_PriorityGroup_0	0	0～15	抢占优先级占0位，响应优先级占4位
NVIC_PriorityGroup_1	0，1	0～7	抢占优先级占1位，响应优先级占3位
NVIC_PriorityGroup_2	0，1，2，3	0，1，2，3	抢占优先级占2位，响应优先级占2位
NVIC_PriorityGroup_3	0，1，2，3，4，5，6，7	0，1	抢占优先级占3位，响应优先级占1位
NVIC_PriorityGroup_4	0～15	0	抢占优先级占4位，响应优先级占0位

中断初始化函数（设置抢占优先级和响应优先级）：

void NVIC_Init（NVIC_InitTypeDef * NVIC_InitStruct）

指向NVIC_InitTypeDef结构体的指针：

typedef struct
{
  uint8_t  NVIC_IRQChannel;//配置中断源，IRQ通道
  uint8_t  NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //配置抢占优先级
  uint8_t  NVIC_IRQChannelSubPriority; //配置响应优先级
  FunctionalState  NVIC_IRQChannelCmd; //使能中断通道
} NVIC_InitTypeDef;

中断优先级的判断原则：

（二）STM32外部中断EXTI

EXTI（External interrupt/event controller，外部中断/事件控制器）支持19个外部中断/事件请求，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置，具有中断模式和事件模式两种设置模式。 STM32芯片之外的外设的中断（I/O端口）由EXTI和NVIC共同负责，即STM32的每一个GPIO引脚都可以配置成一个外部中断触发源。

STM32 EXTI内部功能图：

STM32中，每一个GPIO都可以触发一个外部中断。

GPIO的中断是以组为单位的，同组的外部中断公用一条外部中断线。例如：PA0、PB0、PC0、PD0、PE0、PF0、PG0这些为一组，如果使用PA0作为外部中断源，那么PB0、PC0、PD0、PE0、PF0、PG0就不能同时再作为外部中断使用了，在此情况下，只能使用类似于PB1、PC2这种末端序号不同的外部中断源。

1.2、具体过程

1.2.1、keil搭建项目

1.2.2、代码实现

（一）配置RCC，把涉及到的外设的时钟全部打开

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);  //打开GPIO时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);   //打开AFIO时钟
//EXTI 和 NVIC已经默认开启时钟，不需要再开启

（二）配置GPIO，选择端口为输入模式（GPIOB14号引脚）

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义配置初始化结构体
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;     //对于外部中断来说，要选择浮	空，上拉或者下拉输入其中一个模式，如果不清楚看ST参考手册GPIO外设配置表（113页EXTI输入线）
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;//我们
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

（三）、配置AFIO，选择我们用的GPIO连接到后面EXTI

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource14);//用AFIO配置需要的中断引脚选择

（四）、配置EXTI，选择触发方式（例如上升沿，下降沿或双边沿），触发响应方式（中断或者事件触发）

	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line14;//选择PB14对应的14号线路;
	EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;//开启中断
	EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//选择是中断还是事件触发
	EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;//配置为下降沿触发
	EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

（五）、配置NVIC，给外设配置合适的优先级，最后通过NVIC中断信号进入CPU

	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//先配置一下指定中断分组（这里选择抢占优先级和响应优先级）
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;//这里参数需要到整个文件搜索，不同类型的芯片终端通道列表不一样，选择MD的芯片找到10-15EXTI的通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	//指定优先级，因为只有一个中断源，优先级随意设置
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //指定抢占优先级
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

（六）、LED.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


uint16_t LED_Count;//计数器（中断触发次数）
void LED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义配置初始化结构体
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);  //打开GPIO时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);   //打开AFIO时钟
	//EXTI 和 NVIC已经默认开启时钟，不需要再开启
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;     //对于外部中断来说，要选择浮空，上拉或者下拉输入其中一个模式，如果不清楚看ST参考手册GPIO外设配置表（113页EXTI输入线）
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
	//第三步，给AFIO配置，库函数文件在GPIO一个文件里
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource14);//用AFIO配置需要的中断引脚选择
	
	//第四步配置EXTI，选择触发的方式
	EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line14;//选择PB14对应的14号线路;
	EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;//开启中断
	EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//选择是中断还是事件触发
	EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;//配置为下降沿触发
	EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
	//第五步，配置NVIC（NVIC属于内核，库函数需要在杂项即misc.h里寻找）
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//先配置一下指定中断分组（这里选择抢占优先级和响应优先级）
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;//这里参数需要到整个文件搜索，不同类型的芯片终端通道列表不一样，选择MD的芯片找到10-15EXTI的通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	//指定优先级，因为只有一个中断源，优先级随意设置
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //指定抢占优先级
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
}
//第六步写中断函数（在启动文件startup里面找，找对应之前开启的10-15通道）
void EXTI15_10_IRQHandler(void)//必须无参无返回值
{
	//因为有10-15EXTI都能进来所以一般首先要进行判断EXTI14的中断标志位是不是为1
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14)== SET)
	{
			
			GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	
			RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
			GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
			GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
			GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
			GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==Bit_RESET)//判断现在是低电平还是高电平，对应开关等
		{
				
			GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
			//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
		}
	    else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==Bit_SET)
		{
			//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
			GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
		}
				
		//每次执行中断后都应该清除中断标志位，不然会一直申请中断，程序就卡死在中断里面
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
	}
	
}

（七）LED.h

#ifndef _LED_H
#define _LED_H
void LED_Init(void);
#endif

（八）main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "LED.h"
int main(void)
{
	LED_Init();
	while(1)
	{
		
	}
}