SDLu的STM32学习笔记(7)外部中断实验.doc

S.D.Lu的STM32学习笔记(7)外部中断实验概述：中断的应用是单片机初学者遇到的第一道最难的障碍。个人认为，是否掌握中断的使用方法也可以作为是否已经入门的判断依据。ARM Coetex-M3内核的中断系统很庞大，支持多达240个中断通道(不包含16个CM3的中断线)。但是STM32并没有使用CM3核的所有资源，目前STM32(非互联型)可支持60个中断通道，互联型支持68个。本篇笔记将从较容易学习的外部中断入手，详细描述STM32的中断编程方法及步骤。由于STM32外部中断的设置相对于51、AVR等单片机来说要复杂，所以在实验之前先沿着信号路径对相关寄存器进行介绍和分析。STM32外部中断：STM32有20个外部中断源，如下：16个GPIO输入中断；PVD输出； RTC闹钟事件；USB唤醒事件；以太网唤醒事件(只适用于互联型产品)。(本篇讨论的是16个GPIO输入中断。)GPIO输入中断虽然有16个输入通道，但是只占用了7个中断向量。EXTI0EXTI4各占用一个中断向量，EXTI59共用一个，EXTI1015共用一个。所以在编程的时候EXTI59将共用一个中断函数，EXTI1015共用一个中断函数。这16个外部中断和GPIO的映射图如下。由上图可以看出，这16个中断的输入引脚是可以由用户自己重新定义的。当然是有限制的，例如：EXTI0通道，只能选择PA0，PB0，PC0，PD0，PE0，PF0，PG0这7个引脚中的一个；而EXTI1只能选择名称为Px1的7个引脚中的一个(x可取AG中的一个)；依次类推，EXTI2只能选择Px2引脚；。具体选择那个引脚，可由寄存器AFIO_EXTICRx(x可取14)的相应位设置。具体操作可参考本文后面的程序。上图说明了EXTIx的输入通道选择方法，下面将介绍相关内部寄存器的作用及配置。上图是外部中断/事件控制器的框图。该框图涉及6个寄存器，(按信号路径)分别是：下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)；上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)；软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)；挂起寄存器(EXTI_PR)；中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)；事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)。为了便于理解，我们先将上图简化。首先，左下角的“脉冲发生器”和“事件屏蔽寄存器”是用于产生事件脉冲信号的，为其它外设模块提供触发信号。在本篇笔记我们不涉及该内容，可将这部分模块忽略。欲了解中断和事件的区别，看参考STM32中外部中断与外部事件一文。其次，中间的“软件中断事件寄存器”的作用是，为用户提供一个通过软件产生中断的途径，在此也可暂时忽略。“请求挂起寄存器”其实就是中断标志寄存器。简化后得到下图：所以，在外部中断控制器部分我们只需要操作4个寄存器即可：下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)；上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)； 挂起寄存器(EXTI_PR)；中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。简化框图中，最左边的箭头“至NVIC中断控制器”，指向下一个中断处理模块。NVIC的全称是嵌套向量中断控制器。这是STM32外部中断设置最难理解的部分。NVIC对CM3核支持的所有240个通道的中断嵌套进行控制。我们先了解NVIC的相关寄存器。打开固件库的头文件core_cm3.h，查找“NVIC”，找到如下结构体定义：由NVIC的结构体定义可以知道，其中有7个可用的寄存器组：_IO uint32_t ISER8：中断使能设置寄存器组；_IO uint32_t ICER8：中断使能清除寄存器组；_IO uint32_t ISPR8：中断挂起设置寄存器组；_IO uint32_t ICPR8：中断挂起清除寄存器组；_IO uint32_t IABR8：中断激活位寄存器组；_IO uint8_t IP240：中断优先级寄存器组，8bit宽度；_O uint32_t STIR：软件触发中断寄存器组。这些寄存器的功能描述可参考Cortex-M3技术参考手册(广州周立功公司)第8章。STM32最多只有68个中断通道，所以没有使用上述的全部寄存器。对各个中断的优先级设置就是通过写这些寄存器组完成的。需要说明一点，STM32的中断优先级寄存器只用了8位宽度的高4位，而这4位的意义则由寄存器AIRCR的10：8这3个位的设置决定。AIRCR寄存器的说明请参考Cortex-M3技术参考手册正文第8384页。AIRCR被定义在SCB_Type结构体中，在core_cm3.h第160行。关于中断优先级设置和中断过程的更多详细说明，可参考STM32中断优先级相关概念与使用笔记(华东师大)和Cortex-M3 权威指南(宋岩 译)第八章的“中断建立全过程的演示”一节。由上述介绍和分析，可以总结出STM32外部中断要经过3个部分模块设置处理，然后才进入到中断服务程序的处理，其框图如下：外部中断信号输入通道映射(选择)模块外部中断控制器模块NVIC中断控制器模块中断服务程序外部信号通过上面的介绍和分析，我们对STM32的外部中断有了清楚的了解，在编程的时候按照其信号路径，根据需要设置相关的寄存器即可。实验目的：通过实验掌握外部中断的编程方法。本篇将在前一篇的基础上进行，使用相同的硬件，且实现的功能相同，都是用按键控制LED的亮灭。为了简化笔记的描述，对多余的串口代码并没有进行删减。步骤1：修改main.c文件a)、将函数KEY_Scan()删除。b)、添加中断初始化函数：/函数功能：外部中断初始化=void EXTIX_Init(void)/定义EXTI和NVIC结构体变量EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;KEY_PORT_Init();/初始化按键I/O端口/步骤1：将EXTI线路的引脚重新映射/AFIO- EXTICR3 = 0x00000000;/若使用的是PA口，此句可以省略，默认映射到PA口/步骤2：设置EXTI线路的模式参数EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line13;/选中要设置的EXTI线路 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;/设置 EXTI线路为中断请求 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;/设置输入线路下降沿为中断请求 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;/使能EXTI线路中断 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);/根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化EXTI的寄存器/步骤3：设置优先级分组NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); / 1bit抢占优先级，3bit响应优先级/步骤4：设置EXTI线路的优先级，并使能中断线路NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;/选择中断线通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; /设置抢占优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; /设置响应优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;/使能中断线路NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化NVIC寄存器c)、添加中断服务函数：/外部中断1510服务程序void EXTI15_10_IRQHandler(void)Delay_ms(10); /消抖 if(0=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_13)/按键确认if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)/根据LED当前输出状态进行控制GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, Bit_RESET);/PA8 = 0elseGPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, Bit_SET);/PA8 = 1while(0=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_13);/等待按键释放EXTI_ClearFlag(EXTI_Line13); /清除EXTI_LINE13上的中断标志位d)、将main函数改为如下内容：/函数功能：主函数int main(void)RCC_Configuration();/初始化外设时钟PORT_Init();/初始化I/O端口SysTick_Init();/初始化SysTick定时器USART_Configuration();/初始化串口EXTIX_Init();/初始化外部中断while(1) 步骤2：添加stm32f10x_exti.c文件到工程因为要用到EXTI的相关库函数，所以需要将EXTI相关的文件添加到工程中。步骤3：编译，下载。将工程进行编译，下载到芯片上，实现的功能和前一篇一样，按一下按键，LED的状态就发生一次翻转。至此实验完成。实验总结通过实验，我们学习了如何使用STM32的GPIO外部中断功能。其实GPIO外部中断使用方法比较容易掌握，只要沿着中断信号线一路设置遇到的寄存器，最后编写中断服务程序即可，当然还要设置中断优先级。使用STM32的GPIO外部中断初始化基本操作步骤如下：(中断处理步骤见中断函数)初始化中断引脚为输入；(GPIOx)重新映射中断引脚到中断线上；(AFIO_EXTICRx)设置中断线的触发模式；(EXTI_RTSR和EXTI_FTSR)使能中断线；(EXTI_IMR)设置优先级分组方式；(SCB_AIRCR)设置中断优先级；(NVIC_IPx) 使能中断通道。(NVIC_ISERx)本篇笔记因为使用了库函数，很多操作都被封装起来了，所以在程序中看不出具体对哪些寄存器进行了操作。本文后面的附录，将给出直接操作寄存器设置外部中断的程序，从代码中可以清晰的看到相关寄存器的设置过程。为了简化笔记描述，对GPIO的操作仍然沿用库函数。最后需要说明的一点是，和其它单片机的编程不同，STM32的中断函数名称已经由系统指定，用户不能更改。其格式在文件stm32f10x_it.c的后面给出，如下图。void PPP_IRQHandler(void)其中PPP是外设名称，根据函数的说明部分，可参考启动文件startup_stm32f10x_xx.s了解各个外设中断的命名。在本系列学习笔记中，我们一直使用的启动文件是startup_stm32f10x_md.s。打开该文件会发现，在第62121行按次序列出了所有中断函数的名称。所以，以后写中断函数的时候，只要照着写就行了。附录：/函数功能：外部中断初始化= void EXTIX_Init(void)KEY_PORT_Init();/初始化按键I/O端口/步骤1：将EXTI线路的引脚重新映射AFIO- EXTICR3 = 0x00000000;/若使用的是PA口，此句可以省略，默认映射到PA口/步骤2：设置EXTI线路的模式参数EXTI-FTSR|=1IMR|=1AIRCR = (uint32_t)0x05FA0000 | (uint32_t)0x600; / 1bit