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外部中断EXTI

1. 外部中断基础知识

1.1 STM32外部中断框架

中断的概念：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件，使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完后又返回原来被暂停的位置继续运行。

• 有20条外部中断线
• 有十六条是GPIO的中断线（0~15），同一个引脚号参与同一个line
• GPIO的中断线要启用必须先要配置AFIO的寄存器EXTICRx
  

1.2 STM32外部中断机制框架

1. 边沿检测(中断发生条件)：上升沿 (低电平往高电平的变化)，下降沿 或者 双边沿 (只要电平发生变化就触发)
2. 软件配置中断或者事件寄存器
3. 屏蔽中断寄存器或事件寄存器
4. 请求挂起寄存器 (不工作)
5. 中断发送给NVIC中断控制器 (管理先做哪一个中断)
6. 事件则产生一个脉冲响应

2. 复用功能

处理器的引脚本身默认就是一个普通的GPIO，但是它还可以被复用成其他功能，我们称之为一个引脚的复用功能

3. 重映射

重映射属于复用功能的另外一个功能，可以把具有特殊功能的引脚，分配到其他引脚上去
如果某个功能被重映射了，那么这个功能将不再遵循其默认的默认分配。

比如STM32F1xx手册中第120页中：
串口1 发送和接收默认引脚 PA9 和 PA10，当 USART1_REMAP = 1 时，发送和接收引脚为 PB6 和 PB7。
(比如 PA9 和 PA10 已经当做普通引脚使用了，这个时候需要USART1的功能，可以配置PB6和PB7成为USART1 的功能来使用)

4. 嵌套向量中断控制器NVIC

4.1 中断向量表

Cortex-M3内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断（异常）和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置。但是，STM32并没有使用CM3内核的全部东西，而是只用了它的一部分。STM32有84个中断，包括16个内核中断（异常）和68个可屏蔽中断，具有16级可编程的中断优先级。而STM32F103系列上面，16个内核中断（异常）不变，而可屏蔽中断只有60个（在107系列才有68个）。

优先级号越小，优先级越高。(优先级负数为内核中断)
STM32F1xx手册中第130页中：

4.2 中断优先级分组

这60个中断，怎么管理呢？这就涉及到STM32的中断分组。STM32可以将中断分成5个组，分别称为组0～4，同时，对每个中断设置一个抢占优先级和响应优先级。分组设置是由SCB->AIRCR寄存器的bit10～8来定义的。SCB->AIRCR是在哪里的呢？由于这是CM3内核定义的。

CM3中定义了8个Bit用于设置中断源的优先级，而STM32只选用其中的4个Bit 抢占优先级的级别高于响应优先级，而数值越小所代表的的优先级越高，介绍一下抢占优先级、响应优先级的区别：

• 高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的；
• 抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断；
• 抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行；
• 如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；

除此之外还有两点需要注意：

• 打断的情况只会与抢占优先级有关，和响应优先级无关！(中断嵌套)
• 一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，比如分组2，设置好分组之后一般不会再改变分组。随意改变分组会导致中断优先级配置混乱，影响系统稳定性。

4.3 中断优先级控制函数结构体

• 中断优先级控制函数
  • NVIC_SetPriorityGrouping()。
• 中断优先级控制结构体参数
  • NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪一个中断，这个可以在stm32f10x.h文件中查到每个中断对应的名字，例如UART1_IRQn
  • NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义此中断的 抢占优先级级别。
  • NVIC_IRQChannelSubPriority：定义此中断的 响应优先级级别。
  • NVIC_IRQChannelCmd：该中断是否使能。
• NVIN_Init()函数初始化NVIC寄存器

4.4 中断优先级设置步骤

1、系统运行后先设置中断优先级分组，调用函数。
2、针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级。
3、如果需要挂起或恢复某个中断，应首先查询该中断当前的激活状态，然后根据状态分别调用对应的挂起(suspend) 或 恢复(resume)函数。

5. 外部中断按键控制LED灯

按键控制LED的开发流程：
第一步：使能功能复用时钟

第二步，配置复用寄存器
第三步，配置中断屏蔽寄存器

固件库按键控制LED灯

外部中断EXTI结构体：
typedef struct
{
  uint32_t EXTI_Line;	// 外部中断线(比如 GPIOA 0~15)
   
  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;	// 外部中断模式(中断, 事件)

  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;	// 边沿检测(触发条件:上升沿,下降沿,双边沿)

  FunctionalState EXTI_LineCmd;	// 表示外部中断线的使能或禁用状态
}EXTI_InitTypeDef;


外部中断EXTI相关库函数：
void EXTI_DeInit(void);
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);
FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);
void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);
ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);

软件流程设计

• 初始化系统
  • 初始化GPIO、EXTI外设时钟
  • 初始化按键和LED引脚
  • 初始化EXTI外部中断条件
  • 初始化NVIC嵌套中断控制器
• 编写外部中断函数
  • 判断中断发生控制LED灯

WEAK: 弱定义。
如果用户没有自己定义的中断函数，则系统默认执行系统自定义的中断函数
如果用户定义了中断函数，则优先执行用户的中断函数

// exti.h 头文件
void Exti_Init(void);

// exti.h 源文件
#include "stm32f10x.h"
#include "exti.h"

// 初始化GPIO按键 EXTI外部中断 NVIC中断控制器 函数
void Exti_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_initstruct;	// 定义GPIO结构体变量
	EXTI_InitTypeDef EXTI_initstruct;	// 定义外部中断EXTI结构体变量
	NVIC_InitTypeDef NVIC_initstruct; // 定义NVIC嵌套中断控制器结构体变量
	
	// 初始化时钟, GPIOA 和 AFIO外部中断时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	// 优先级分组配置 2位配置抢占优先级 2位配置响应优先级
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	GPIO_initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		// 初始化A0引脚
	GPIO_initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 初始化A0为上拉输入模式
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_initstruct); 	  // 初始化A0结构体
	// GPIOA0变成外部中断功能
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
	
	EXTI_initstruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;	// 初始化外部中断线0
	EXTI_initstruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 初始化外部中断模式
	EXTI_initstruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 初始化下降沿触发条件
	EXTI_initstruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;	// 外部中断线使能
	EXTI_Init(&EXTI_initstruct);	// 初始化EXTI结构体
	
	NVIC_initstruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;	// 初始化中断线0
	NVIC_initstruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 初始化抢占优先级
	NVIC_initstruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;	// 初始化响应优先级
	NVIC_initstruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;	// 该中断使能
	NVIC_Init(&NVIC_initstruct);	// 初始化 NVIC寄存器
}

// main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "LED.h"
#include "exti.h"

void delay(uint16_t time)
{
	uint16_t i=0;
	while(time--)
	{
		i = 12000;
		while(i--);
	}
}

int  main()
{
	LED_Init();
	Exti_Init();
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
	
	while(1)
		{
			
		}
}

// 外部中断函数, 主要满足完整的中断触发条件, 函数就会由硬件自动执行
// "中断配置条件" 必须同时包含 EXTI配置 + NVIC使能
void EXTI0_IRQHandler()
{
	// 如果检查到外部中断线(EXTI0)发生了中断请求
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
		delay(1000);
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
		delay(1000);
		
		// 清除外部中断线(EXTI0)的中断挂起标志位, 方便下次还能运行函数
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
	}
}