第4章 外部中断

嵌入式系统原理及应用第4章外部中断1中断基本概念2STM32外部中断3EXTI应用实例45课后作业本章总结HAL_GPIO_ReadPinHAL_GPIO_TogglePinHAL_GPIO_WritePin中断概念本节小结4.1中断基本概念中断概念1.中断中断：MCU执行主程序时，出现了某些意外或紧急事件，需要MCU紧急处理，此时主程序被打断，MCU转而处理紧急事件，处理完毕后再返回继续执行主程序的过程。中断服务程序通常为一个函数，该函数实现紧急事件处理功能。中断源16+67断点程序指针：指向当前主程序运行指令的下一条指令中断概念1.中断中断中断处理刻不容缓大局意识中断概念2.中断向量

中断服务程序在内存中的入口地址称为中断向量，把系统中所有中断向量集中起来放到存储器的某一区域内，这个存储中断向量的存储区域称为中断向量表。3.嵌套向量中断控制器嵌套向量中断控制器（NVIC，NestedVectoredInterruptController）是STM32中断系统的核心，其作用是为所有中断提供优先级，实现中断嵌套。中断概念4.中断优先级中断优先级表示中断的重要程度，STM32具有两类优先级，即抢占优先级（preemptionpriority）和响应优先级（subpriority），可通过中断优先级寄存器（NVIC_IPR）进行分组配置。中断优先级寄存器采用8位表示优先级，理论上可以配置256个中断优先级，实际上STM32只用了高4位，并可通过编程将这4位分组为抢占优先级和响应优先级。中断优先级用数字表示，数字越小，优先级越高，中断分组默认配置为第4组。判断中断优先级时先判断抢占优先级，抢占优先级高，则该中断优先级高。如果抢占优先级相同，则根据响应优先级判断，如果响应优先级也相同，则根据中断通道向量地址判断。中断概念4.中断优先级优先级分组抢占优先级响应优先级第0组：NVIC_PriorityGroup_0无4位/16级（0~15）第1组：NVIC_PriorityGroup_11位/2级（0~1）3位/8级（0~7）第2组：NVIC_PriorityGroup_22位/4级（0~3）2位/4级（0~3）第3组：NVIC_PriorityGroup_33位/8级（0~7）1位/2级（0~1）第4组：NVIC_PriorityGroup_44位/16级（0~15）无中断概念5.中断执行顺序

多个中断发生时，MCU根据中断优先级确定中断执行顺序，中断执行遵循如下规则：

（1）允许中断嵌套，即优先执行抢占优先级高的中断。如执行中断A时，发生了抢占优先级更高的中断B，则暂停中断A处理过程转去处理中断B，处理完中断B后再继续处理中断A，这个过程称为中断嵌套。

中断嵌套只与抢占优先级有关，抢占优先级不同，才能发生中断嵌套。

（2）当抢占优先级相同时，根据中断发生顺序执行，哪个中断先发生，则先执行哪个中断，如果几个抢占优先级相同的中断同时发生，则优先执行响应优先级高的中断。中断概念5.中断执行顺序有三个中断A、B、C和D，抢占优先级和响应优先级分别为（3,1）、（2,2）、（1,3）和（2,3），则根据中断发生顺序有以下几种执行情况：（1）当4个中断同时发生时，中断执行顺序为C、B、D、A。（2）执行中断A时，发生了中断B，由于中断B的抢占优先级更高，因此可以打断中断A，即发生中断嵌套。（3）执行中断B时，发生了中断D，由于中断B和中断D的响应优先级相同，不会产生嵌套，中断B执行完后，再执行中断D。如果中断B和中断D同时发生，由于中断B的响应优先级更高，因此先执行中断B。本节小结理解中断概念；掌握中断优先级分组；理解中断执行顺序。EXTI主要特征EXTI内部电路4.2STM32外部中断EXTI应用步骤本节小结4.2.1EXTI主要特征STM32外部中断是通常指引脚电平变化引起的中断，由NVIC和外部中断事件控制器（EXTI,ExtendedInterruptsandEventsController）控制。EXTI负责管理所有的外部中断和内部异步事件，并产生中断请求。STM32外部中断的主要特征如下：（1）可产生最多39和事件/中断请求，包括25个可配置中断和14个直接中断；（2）每个事件/中断具有独立的屏蔽控制；（3）可配置中断包括IO引脚中断和部分其它外设中断，支持上升沿或下降沿触发，并且具有专用的状态位用于指示中断源。（4）直接中断主要是部分外设产生的唤醒事件，用于唤醒设备，其状态标志由相应外设提供。（5）所有中断可通过软件进行模拟。4.2.2EXTI内部电路4.2.2EXTI内部电路EXTI之所有能够实现中断控制，是因为其具有严谨合理的硬件电路，以STM32L4系列为例，其EXTI内部电路结构如图4-2所示，主要由边沿检测电路、下降沿触发选择寄存器、上升沿触发选择寄存器、中断屏蔽寄存器、挂起请求寄存器等构成。下面以GPIO中断为例讲解其工作原理，欲产生GPIO中断，首先应配置下降沿触发选择寄存器或（和）上升沿触发选择寄存器，当其相应位配置为1时，边沿检测电路即可检测到电平变化；然后配置中断屏蔽寄存器相应位为1，当边沿检测电路检测到电平变化时，即可将挂起请求寄存器相应位置1，进而引发中断，CPU响应该中断后即可执行响应的中断服务程序。综上所述，中断提供了一个完全由硬件自动完成的程序执行通道，不要软件的参与，降低了CPU的负荷，提高了响应速度，是利用硬件提升MCU处理事件能力的有效方法。4.2.3EXTI应用步骤EXTI是最常用的功能之一，主要用于开关量监测，采用STM32CubeIDE进行开发时，EXTI的配置主要包括引脚功能选择、工作模式详细配置、NVIC设置和中断服务程序实现四大步骤。1.引脚功能选择以引脚PC0为例，首先选中PC0，然后设置其为GPIO_EXTI0。2.工作模式详细配置4.2.3EXTI应用步骤EXTI是最常用的功能之一，主要用于开关量监测，采用STM32CubeIDE进行开发时，EXTI的配置主要包括引脚功能选择、工作模式详细配置、NVIC设置和中断服务程序实现四大步骤。3.NVIC设置4.中断服务程序实现voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){ /*判断引脚*/ if(GPIO_Pin==User_Label) { /*具体功能实现*/ }}本节小结1.理解EXTI内部电路原理；2.掌握EXTI应用步骤。按键控制LED本节小结4.3应用实例按键控制LED1.电路原理及需求分析采用按键控制LED，按键和LED相关电路原理图如图所示，按键一段接高电平，另一端经限流电阻接GPIO引脚，下方电容和电阻构成硬件消抖电路，按键松开时读取引脚为低电平，按键按下时读取引脚为高电平。按键控制LED1.电路原理及需求分析（1）LED1（PA0）用于指示系统工作状态，上电或复位后，系统进行初始化，初始化完成后，LED1先以0.5s的间隔闪烁3次，然后进入正常运行状态，LED1以1s的间隔闪烁。（2）按键K1通过轮询的方式控制LED2，每按一次K1，LED2状态发生一次改变。（3）按键K2通过外部中断的方式控制LED2，每按一次K1，LED2状态发生一次改变。按键控制LED2.实现过程（1）创建工程及最小系统配置。（2）引脚功能配置。（3）编程实现工程。main.c/*USERCODEBEGIN4*/

/*外部中断回调函数*/voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){ if(GPIO_Pin==K2_Pin) { HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin);