轻松搞懂STM32F407之中断及NVIC与EXTI

最新推荐文章于 2025-03-10 00:00:25 发布

佛系代码_BUG随缘

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分类专栏： STM32 文章标签：嵌入式单片机 stm32 驱动程序

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什么是中断和异常：

首先要了解什么是内核，什么是外设。内核就如Cortex_M4，是ARM公司开发的。ST公司在拿到这个内核后，做了一些东西，如GPIO和RTC以及USART等等等等，都是外设。

那么异常是对所有能打断程序正常执行的统称，中断属于一种异常。在内核中，异常就叫异常，而在外设中，异常被称为中断。(下面统称中断)；

中断的概念与组成：

现在我们把单片机看做是一个正在做饭的少妇。他正在做饭(去除食物，放入锅里，煎炒...)，就在这时，他的孩子发出了一声啼哭，并且这时她发现家里的盐所剩不多了，他不得不放下手头的铲子去哄孩子睡觉，并记住她做饭做到哪里了。等她哄完孩子后，再去超市买盐回来，又继续做饭。

如果把这个少妇看作是一个单片机，

1：那么她做饭的过程我们称为程序正常的运行流程

2：孩子的啼哭和她发现盐不够了被称为中断触发。

3：《哄孩子》，《买盐》被称为中断向量

4：她准备处理孩子的啼哭和盐不够这两个事件，被称为中断响应

5：她先哄孩子，再去买盐就是处理多个中断的优先级。

6：当她哄孩子时，她必须记得接下来去买盐。那么买盐这个事情就称为中断悬空

总结一下：程序运行流程，中断触发，中断响应，中断向量，中断优先级，中断悬空

中断的管理：

在单片机中，对于中断的管理是由NVIC实现的，也就是一个中断管理器。它负责管理如下事务

1：中断的使能(我是否对这个事件进行中断响应，也就是我是否将这个中断送入内核处理)

2：中断优先级选择(我该先选择处理那个中断？)

3：中断源的选择(中断向量是什么)

通过对这三点进行配置，即可对一个中断向量进行管理

NVIC优先级：

在Cortex内核中，由八个位决定中断优先级，但是在Cortex低版本如Cortex_M4中，只使用了4个位。共0-15个优先级。因为低版本内核如Cortex_M4根本用不了这么多的优先级。但是还有一个问题出现了，当一个中断服务函数正在执行的时候，又来了个中断，那么内核是先把当前中断服务函数执行完了呢，还是先去执行新来的中断呢？

这时就提出了中断分组的概念。及将现有的表示优先级的4位化为两个部分，高位部分用于表示抢占优先级(主优先级)，低位部分用于表示响应优先级(子优先级)。高位部分和地位部分的长度由优先级组号表示。优先级组号在寄存器钟用了三个位表示。8组，但是实际上在低版本Cortex中，只用了0-5个组。这个优先级组号决定了抢占优先级在优先级位数中所占的长度，如3组，就是抢占优先级占高三位，响应优先级剩下1位。如果是组0，那么不使用抢占优先级，只使用响应优先级。

在实际运行过程中，先响应抢占优先级低的(注意，这里是数值越低，优先级越大)，如果抢占优先级相同，则处理响应优先级低的，如果都相同，则处理中断向量号低的(实际上，中断向量存储在一个中断数组中，中断向量号就是它的数组下标。)。

当一个中断服务函数A正在运行时，出现一个抢占优先级高(值低)于于A的中断B，则先去处理中断B，处理完成后，再处理A没完成的部分。如果A正在运行，那么出现的B的抢占优先级相同或者小A，则先处理完A，再去响应B。

EXTI外部中断以及事件控制器

提到NVIC用于管理中断，中断的形式有很多种，有定时器中断和外部中断等等。那么用于管理外部中断的东西就叫做EXTI，它和NVIC的关系可以看作是上下级的关系，EXTI检测到GPIO等外设发生的变化来决定是否触发中断或事件。

我们如何来定义NVIC和EXTI的关系？

EXTI统筹外部中断，并将这些中断发送给NVIC处理。

来看一组GPIO中断发生的流程

GPIO口的电平发生变化，EXTI检测到了这个事件，由EXTI向NVIC发送一个中断请求。

这就是外部中断发生的流程，外部的事件本质并不会向NVIC产生中断信号，而是由EXTI检测到这个事件从而向NVIC发送中断请求。

祭出官方框图

这里我分为了几个部分，

先解决7这个，EXTI是挂在APB2上的，APB2的时钟就是PLCK2。EXTI所谓片上外设，无非就是一些挂在总线上的控制寄存器与一些实现电路。EXTI分为1-23给中断线.图上的23就是表示其为23号中断线，中断线的作用就是EXTI连接总线时钟和NVIC以及边上外设的。

1：首先输入线检测到跳变电平。

2：边沿检测电路检测这是个啥电平，通过上面两个寄存器决定上升沿有效还是下降沿有效，也可以都设置，上升下降都触发。

3：是个门电路，软件中断和硬件中断都可通过

然后就到了事件和中断的分界点了，先看中断

4：又是个门电路，中断信号来了并没有进行中断屏蔽中断信号才能继续

5：进入中断悬空，之后交由NVIC处理，所谓EXTI挂起就是把寄存器的某个位设1，标记该中断线处于中断中，执行完中断服务函数后需要软件复位。

6：产生事件，就是产生个电平啥的。

EXTI中断线：

EXTI中断线共23条，从0-22号。前16条连接GPIOPin,无论GPIO_ABCDEF..其对应的GPIOPin号就等于中断线号。后几条连了一些外设啥的，现在不用管

来自野火手册

EXTI中断向量有如下几条

中断线0-4分别有各自的中断向量，5-9用一条，10-15用一条，其他的先不管。

以下是配置部分

NVIC配置

//配置NVIC
typedef struct {
    uint8_t NVIC_IRQChannel;                    // 中断源
    uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;  // 抢占优先级
    uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;         // 子优先级
    FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;         // 中断使能或者失能
} NVIC_InitTypeDef;
NVIC_Init(&NVIC_InitTypeDef);
//设置NVIC优先级组
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

EXTI配置

第一步，开启SYSCFG时钟(这玩意就是EXTI的时钟，也有一些其他作用，挂在APB2上)
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);//使能EXTI时钟

第二步，设置中断线与外设之间的映射，(简单理解为把中断线和GPIO连上)
void SYSCFG_EXTILineConfig(uint8_t EXTI_PortSourceGPIOx, uint8_t EXTI_PinSourcex);//输入的参数从stm32f4xx_syscfg.h的58行开始

第三步，设置EXTI与写中断服务函数
typedef struct
{
  uint32_t EXTI_Line;              
  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;       
  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; 
  FunctionalState EXTI_LineCmd;   
}EXTI_InitTypeDef;
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);//这个函数用于配置EXTI
FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);//该函数的返回值为是否为参数EXTI_Line产生了中断，也就是检测中断线是否标记为挂起状态
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);//清除中断线挂起标志

创建中断服务函数两个注意
//首先中断服务函数名在.s文件的80行左右
//其次中断向量在stm32f4xx.h的172行，如果你用的是f407的话
如果配置了EXTI但是没有中断服务函数的话，发生中断会卡死

EXTI中断服务函数实例

#define KeyUp_Hander EXTI0_IRQHandler
void KeyUp_Hander(void)
{
    delay_ms(300);
    if (EXTI_GetITStatus(KeyUp_Line) != RESET) 
    {
        LED_0 = !LED_0;
    }
    EXTI_ClearITPendingBit(KeyUp_Line);
}

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