ch10实验9-外部中断

实验9——外部中断卓越工程师培养系列本书获深圳大学教材出版资助STM32F1开发标准教程01实验内容实验内容以及AFIO的相关寄存器和固件库函数，基于EXTI通过STM32核心板上的KEY1、KEY2和KEY3，控制LED1和LED2的亮灭，KEY1用于控制LED1的状态翻转KEY2用于控制LED2的状态翻转，KEY3用于控制LED1和LED2的状态同时翻转。通过学习EXTI功能框图、EXTI的相关寄存器和固件库函数02实验原理1.EXTI功能框图EXTI管理了20个中断/事件线，每个中断/事件线都对应一个边沿检测电路，可以对输入线的上升沿、下降沿或上升/下降沿进行检测，每个中断/事件线可以通过寄存器进行单独的配置，既可以产生中断触发，也可以产生事件触发。如图10-1所示是EXTT的功能框图，下面依次介绍EXTI输入线、边沿检测电路、软件中断、中断请求挂起、中断输出与事件输出。1.EXTI功能框图STM32的EXTI输入线有20个即EXTIO~EXTI19，图10-1中很多信号线上都打了一个斜杠并标注了20字样表10-1是EXTI所有输入线的输入源列表其中EXTIO~EXTI15用于GPIO，每个GPIO都可以作为EXTI的输入源，EXTI16与PVD输出相连接，EXTI17与RTC闹钟事件相连接，EXTI18与USB唤醒事件相连接，EXTI19与以太网唤醒事件相接。EXTI19只适用于互联型产品，该输入线与以太网唤醒事件相连接，而STM32核心板上的STM32F103RCT6芯片属于大容量产品,因此EXTI输入线只有19个即EXTIO~EXTI18。1.EXTI输入线1.EXTI功能框图通过配置上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)和下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)可以实现输入信号的上升沿检测、下降沿检测或上升/下降沿同时检测。EXTI_RTSR的低20位分别对应一个EXTI输入线比如TRO对应EXTIO输入线当TRO配置为1时允许EXTIO输入线的上升沿触发。同样，EXTI_FTSR的低20位也分别对应一个EXTI输入线，比如TR1对应EXTI1输入线，当TR1配置为1时，允许EXTI1输入线的下降沿触发。2.边沿检测电路1.EXTI功能框图软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)的输出和边沿检测电路的输出通过或运算输出到下一级，因此，无论EXTI_SWIER输出高电平，还是边沿检测电路输出高电平，下一级都会输出高电平。可能大家会有疑惑，明明是通过EXTI输入线产生触发源，为什么又要使用软件中断触发?实际上这种设计方法让STM32应用变得更加灵活，比如，默认情况下，通过PC4的上升沿脉冲触发A/D转换，但是，在某种特定场合，又需要人为触发A/D转换，这时就可以借助EXTI_SWIER，只需要向该寄存器的SWIER4写入1即可触发A/D转换。3.软件中断1.EXTI功能框图当某EXTI输入线上检测到已经配置好的边沿事件时，请求挂起寄存器(EXTI_PR)的对应位将被置为1。向该位写1可以清除它，也可以通过改变边沿检测的极性进行清除。EXTI的最后一个环节是输出，可以中断输出，也可以事件输出。先简单解释一下中断和事件，中断和事件的产生源可以相同，两者的目的都是为了执行某一具体任务，比如启动A/D转换或触发DMA数据传输。中断需要CPU参与，当产生中断时，会执行对应的中断服务函数，具体的任务在中断服务函数中执行;事件是靠脉冲发生器产生一个脉冲，该脉冲直接通过硬件执行具体的任务，不需要CPU参与。4.中断请求挂起5.中断输出1.EXTI功能框图因为事件触发提供了一个完全由硬件自动完成而不需要CPU参与的方式，所以使用事件触发诸如A/D转换或DMA数据传输任务，不需要软件参与，降低了CPU的负荷，节省了中断资源，提高了响应速度。但是，中断正是因为有CPU参与，才可以对某一具体任务进行调整，比如A/D采样通道需要从第1通道切换到第7通道，就必须在中断服务函数中切换。请求挂起寄存器(EXTI_PR)的输出与中断屏存器(EXTI_IMR的输出经过与运算输出到NVIC中断控制器。因此，如果需要屏蔽某EXTI输入线上的中断，可以向EXTI_IMR的对应位写入0;如果需要开放某EXTI输入线上的中断，可以向EXTI_IMR的对应位写入1。5.中断输出1.EXTI功能框图软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)的输出和边沿检测电路的输出经过或运算的输出，与事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)的输出再经过与运算的输出，进一步触发脉冲发生器,输出脉冲信号作为事件输出。因此，如果需要屏蔽某EXTI输入线上的事件，可以向EXTI_EMR的对应位写入0;如果需要开放某EXTI输入线上的事件，可以向EXTI_EMR的对应位写入1。6.事件输出2.EXTI部分寄存器EXTI_IMR的结构、偏移地址和复位值如图10-2所示，对部分位的解释说明如表10-2所示。1.中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)2.EXTI部分寄存器EXTI_EMR的结构、偏移地址和复位值如图10-3所示，对部分位的解释说明如表10-3所示。2.事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)2.EXTI部分寄存器EXTI_RTSR的结构、偏移地址和复位值如图10-4所示，对部分位的解释说明如表10-4所示。3.上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)2.EXTI部分寄存器EXTI_FTSR的结构、偏移地址和复位值如图10-5所示，对部分位的解释说明如表10-5所示。4.下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)2.EXTI部分寄存器EXTI_SWIER的结构偏移地址和复位值如图10-6所示对部分位的解释说明如表10-6所示。5.软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)2.EXTI部分寄存器EXTI_PR的结构、偏移地址和复位值如图10-7所示对部分位的解释说明如表10-7所示。6.请求挂起寄存器(EXTI_PR)3.EXTI部分固件库函数EXTI_Init函数的功能是根据EXTI_ItStruct中指定的参数初始化EXTI相关寄存器通过向EXTI→IMR、EXTI→EMR、EXTI→RTSR、BXTI→FTSR写入参数来实现。具体描述如表10-8所示。1.EXTI_Init3.EXTI部分固件库函数EXTI_IitTypeDef结构体定义在stm32f10x_extih文件中，内容如下:1.EXTI_Init3.EXTI部分固件库函数参数EXTI_Lie用于选择待使能或除能的外部线路，可取值如表10-9所示。1.EXTI_Init3.EXTI部分固件库函数参数EXTI_Mode用于设置被使能线路的模式，可取值如表10-10所示。参数EXTI_Trigger用于设置被使能线路的触发边沿，可取值如表10-11所示。参数EXTI_LineCmd用于定义选中线路的新状态，可取值为ENABLE或DISABLE。1.EXTI_Init3.EXTI部分固件库函数EXTI_GetITStatus函数的功能是检查指定的EXTI线路触发请求发生与否，通过读取并判断EXTI→IMR、EXTI→PR来实现。具体描述如表10-12所示。2.EXTI_GetITStatus3.EXTI部分固件库函数EXTI_ClearITPendingBit函数的功能是清除EXTI线路挂起位通过向EXTI→PR写入参数来实现。具体描述如表10-13所示。3.EXTI_ClearlTPendingBit4.AFIO部分寄存器AFIO_MAPR的结构偏移地址和复位值如图10-8所示对部分位的解释说明如表10-14所示。1.复用重映射和调试I/O配置寄存器(AFIO_MAPR)4.AFIO部分寄存器AFIO_EXTICR1的结构、偏移地址和复位值如图10-9所示，对部分位的解释说明如表10-15所示。2.外部中断配置寄存器1(AFIO_EXTICR1)4.AFIO部分寄存器AFIO_EXTICR2的结构偏移地址和复位值如图10-10所示对部分位的解释说明如表10-16所示。3.外部中断配置寄存器2(AFIO_EXTICR2)4.AFIO部分寄存器AFIO_EXTICR3的结构、偏移地址和复位值如图10-11所示对部分位的解释说明如表10-17所示。4.外部中断配置寄存器3(AFIO_EXTICR3)4.AFIO部分寄存器AFIO_EXTICR4的结构偏移地址和复位值如图10-12所示，对部分位的解释说明如表10-18所示。5.外部中断配置寄存器4(AFIO_EXTICR4)5.AFO部分固件库函数本实验涉及的AFIO固件库函数只有GPIO_EXTILieCong。该函数在stm32f10x_gpio.h文件中声明，在stm32f10x_gpio.c文件中实现。GPIO_EXTILineConfig函数的功能是根据GPIO_PortSource和GPIO_PmSource的值，配置AFIO→EXTICR[x](x=1,...,4)，从而选择GPIO某一引脚用作外部中断线路。具体描述如表10-19所示。5.AFO部分固件库函数参数GPIO_PortSource用于选择用作事件输出的GPIO端口，可取值如表10-20所示。5.AFO部分固件库函数参数GPIO_PinSource用于选择用作事件输出的GPIO端口引脚，可取值如表10-21所示。03实验步骤步骤1:首先，将“D:STM32KeilTestlMaterial09外部中断实验”文件夹复制到“D:STM32KeilTestProduct”文件夹中。然后，双击运行“D:STM32KeilTestProducti09.外部中断实验Project”文件夹中的STM32KeilPrjuvprojx,单击工具栏中的西按钮当BuildOutput栏出现FromELFcreatinghexfile..时表示已经成功生成hex文件，出现0Error(s)0Waring(s)表示编译成功最后，将axf文件下载到STM32的内部Flash，观察STM32核心板上的两个LED是否交闪烁。如果两个LED交替闪烁，串口正常输出字符串，表示原始工程是正确的，接着就可以进入下一步操作。复制并编译原始工程步骤2:首先，将“D:STM32KeilTestProductl09外部中断实验HWEXTI”文件夹中的EXTLc添加到HW分组，具体操作可参见2.3节步骤8。然后，将“D:STM32KeilTestProduct09.外部中断实验HWEXTI”路径添加到IncludePaths栏，具体操作可参见2.3节步骤11。添加EXTI文件对步骤3:单击

按钮进行编译编译结束后,在Project面板中双击EXTLc下的EXTLh在EXTL文件的“包含头文件”区，添加代码#include"DataType.h"。在EXTLh文件的“API函数声明”区，添加如程序清单10-1所示的API函数声明代码ImitEXTI函数主要是初始化EXTI模块。完善EXTl.h文件步骤4:在EXTL.c文件的“包含头文件”区的最后，添加代码#include"stm32f10x_confh”。在EXTL.c文件的“内部函数声明”区，添加ConfgEXTIGPIO和ConfgEXTI函数的声明代码，如程序清单10-2所示。ConfigEXTIGPIO函数用于配置按键的GPIO，CongEXTI函数用于配置EXTI。完善EXTl.c文件步骤4:在EXTLc文件的“内部函数实现”区，添加ConfigEXTIGPIO函数的实现代码，如程序清单10-3所示。下面按照顺序对ConfigEXTIGPIO函数中的语句进行解释说明。(1)本实验是基于PC1(KEY1)、PC2(KEY2)和PAO(KEY3)的，因此，需要通过RCC_APB2PeriphClockCmd函数使能GPIOA和GPIOC时钟。(2)通过GPIOImit函数将PC1、PC2和PAO配置为上拉输入模式。完善EXTl.c文件步骤4:在EXTLc文件的“内部函数实现”区，在ConfgEXTIGPIO函数实现区的后面添加ConfigEXTI函数的实现代码，如程序清单10-4所示。下面按照顺序对ConfgEXTI函数中的语句进行解释说明。(1)EXTI与AFIO有关的寄存器包括AFIO_EXTICR1、AFIO_EXTICR2、AFIO_EXTICR3和AFIO_EXTICR4，这些寄存器用于选择EXTIx外部中断的输入源，因此，需要通过RCC_APB2PeriphClockCmd函数使能AFI时钟。该函数涉及RCC_APB2ENR的AFIOEN,AFIOEN为1时使能AFIO时钟AFIOEN为0时除能AFIO时钟可参见图4-13和表4-14。(2)PC1、PC2和PA0类似，这里以PC1为例进行解释。GPIO_EXTILineConfig函数用于将PC1设置为EXTI1的输入源。该函数涉及AFIO_EXTICR1的EXTIO[3:0],可参见图10-9和表10-15。完善EXTl.c文件步骤4:(3)EXTI_Init函数用于初始化中断线参数。该函数涉及EXTI_IMR的MRx、EXTI_EMR的MRx，以及EXTI_RTSR的TRx和EXTI_FTSR的TRx。EXTI_IMR的MRx为0屏蔽来自EXTIx的中断请求为1开放来自EXTIx的中断请求;EXTIEMR的MRx为0屏来自EXTIx的事件请求，为1开放来自EXTIx的事件请求;EXTI_RTSR的TRx为0禁止EXTI上的上升沿触发，为1允许EXTIx上的上升沿触发:EXTI_FTSR的TRx为0禁止EXTIx上的下降沿触发，为1允许EXTIx上的下降沿触发，可参见图10-2~图10-5、表10-2表10-5。本实验中，均开放来自EXTI0、EXTI和EXTI2的中断请求，并允许上升沿触发。(4)通过NVIC_Imit函数使能EXTIOEXTI1和EXTI2的中断，同时设置这3个中断的抢占优先级为2，子优先级为2。完善EXTl.c文件步骤4:完善EXTl.c文件步骤4:在EXTLc文件的“部函数实现”区，在ConfgEXT函数实现区的后面添加EXTIO_IRQHandler、EXTI1_IQHandler和EXT2_IRQHandler中断服务函数的实现代码，如程序清单10-5所示。由于这3个中断服务函数的功能类似，下面仅对EXTI0_IROHandler函数中的语句按照顺序进行解释说明。(1)通过EXTI_GetITStatus函数获取中断标志，该函数涉及EXTI_IMR的MRx和EXTI_PR的PRx，可参见图10-2、图10-7、表10-2和表10-7。本实验中，EXTI_IMR的MRx为1，表示开放来自EXTI的事件请求，当EXTI发生了选择的边沿事件时，PRx由硬件置为1，并产生中断，执行EXTIx_IRQHandler函数。因此，在EXTIx_IRQHandler函数中还需要通过EXTI_ClearITPendingBit函数清除中断标志位，即向PRx写入1清除PRx。完善EXTl.c文件步骤4:(2)在EXTI0_IRQHandler函数中，通过GPO_WriteBit函数对LED1(PC4)和LED2(PC5)同时执行取反操作;在EXTI1_IROHandler函数中通过GPI