STM32F407——中断

本文详细介绍了STM32F407的中断系统,包括中断和异常的区别、嵌套向量中断寄存器(NVIC)的特性、中断优先级管理以及外部中断/事件控制器(EXTI)的原理和配置。通过编程实例展示了如何使用中断控制LED,并对NVIC中断分组、EXTI初始化和中断服务函数进行了说明。

一、什么是中断

1.1 中断和异常

        异常主要是指来自CPU内部的意外事件,比如执行了未定义指令、算术溢出、除零运算等发生在CPU内部的意外事件,这些异常的发生,会引起CPU运行相应的异常处理程序;

        中断一般来自硬件(如片上外设、外部I/O输入等)发生的事件,当这些硬件产生中断信号时,CPU会暂停当前运行的程序,转而去处理相关硬件的中断服务程序。

        但无论是异常还是中断,都会引起程序执行偏离正常的流程,转而去执行异常/中断的处理函数。如果中断信号的产生原因来自CPU内部,则称之为异常;如果中断信号来自CPU外部,则称之为中断。有些场合如果没有明确指出是异常还是中断,就统称为中断。

1.2  何为中断?

        所谓中断是指系统发生某一事件后,CPU暂停正在执行的程序转去执行处理该事件的程序过程,处理中断事件的程序称为中断服务程序,产生中断信号的那个部件称为中断源。硬件的中断机构与处理这些中断的程序统称为中断系统。

        当中断发生时,硬件机构自动地进入响应中断过程,由操作系统的中断服务程序对中断事件进行处理。

中断优先级:当有多个中断源同时申请中断时,CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决,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

 二、嵌套向量中断寄存器(NVIC)

2.1 NVIC特性

嵌套向量中断控制器 NVIC 包含以下特性:
● STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 具有 82 个可屏蔽中断通道, STM32F42xxx
STM32F43xxx 具有多达 86 个可屏蔽中断通道(不包括 Cortex™-M4F 16 根中
断线)
● 16 个可编程优先级(使用了 4 位中断优先级)
● 低延迟异常和中断处理
● 电源管理控制
● 系统控制寄存器的实现

嵌套向量中断控制器 (NVIC) 和处理器内核接口紧密配合,可以实现低延迟的中断处理和晚
到中断的高效处理。

 

        在谈论嵌套向量中断控制器时,中断嵌套是主要概念。这个概念有点类

### STM32F407 GPIO 中断配置教程 #### 配置环境准备 为了实现STM32F407的GPIO中断功能,需准备好特定硬件和软件工具。所使用的开发板型号为STM32F407ZGT6,配套使用的是STM32CubeMX用于初始化配置以及生成项目框架,而编译与调试则依赖于Keil5 MDK集成开发环境[^2]。 #### 使用STM32CubeMX进行初步配置 通过STM32CubeMX图形界面可以便捷地完成大部分必要的初始设定工作。对于希望启用的GPIO引脚,在Pinout视图下将其角色更改为EXTI Line并指定触发条件(上升沿、下降沿或是双边沿)。之后进入NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) 设置页面激活对应的外部中断线使能开关[^4]。 #### 编写代码逻辑部分 当上述准备工作完成后,则需要编写具体的C语言源码来定义当中断事件发生时应执行的动作: ```c void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){ if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0){ /* 假定这里指定了PA0 */ // 插入响应措施... // 清除标志位以防重复调用 __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_0); } } ``` 这段函数会在检测到由选定管脚引发的边沿变化信号后被自动回调执行;注意清除相应的中断请求标记以防止误触重发。 #### 处理多个可能引起同一中断的情况 若存在多条线路共用同一个向量槽的情形——比如同时设置了PA0和PB0作为外部中断输入端口——那么可以在`HAL_GPIO_EXTI_Callback()`内部进一步判断实际来源。这通常涉及到再次读取各候选针脚当前的状态值从而做出区分。 #### 解决常见问题方案 - **无法接收到预期中的中断通知** - 检查是否遗漏了对目标引脚模式的选择或是在NVIC里忘记开启对应项; - 确认连接至该引脚上的物理电路处于正常运作状态。 - **频繁无故触发错误报告** - 审核是否存在电气噪声干扰因素影响到了敏感度较高的输入路径; - 尝试调整滤波参数减少虚假脉冲的影响范围。
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