STM32外部中断原理及应用

news2024/11/29 0:44:11

对于嵌入式系统开发者而言，STM32系列微控制器是一个强大而灵活的选择，而外部中断作为其中一项重要的功能，为实时响应外部事件提供了关键支持。本文将带领初学者深入理解STM32外部中断的原理和应用，让你能够轻松地在你的项目中使用它。

1. 理解外部中断的原理

外部中断是一种特殊的中断类型，它允许外部信号触发微控制器的中断。在STM32中，外部中断通常用于实现来自外部设备（例如按钮、传感器等）的事件响应。其原理是基于GPIO的状态变化，当GPIO引脚上的电平发生变化（例如从高电平变为低电平或从低电平变为高电平），外部中断将被触发。

2. STM32外部中断的应用场景

按钮/开关控制： 当用户按下按钮或切换开关时，可以触发外部中断来响应用户的操作，例如控制LED的亮灭或执行特定功能。
传感器触发： 当传感器检测到特定事件或条件发生时，可以触发外部中断来及时处理传感器数据，例如温度传感器、光敏传感器等。
通信接口中断： 在串口通信或外部设备接口中，外部中断可以用于处理接收到的数据或监测通信状态的变化，例如UART、SPI、I2C等。

3. 如何在STM32中配置外部中断

在STM32中配置外部中断通常包括以下几个步骤：

GPIO配置： 将外部中断对应的GPIO引脚配置为输入模式，并设置上拉或下拉电阻，以确保稳定的电平。
外部中断线配置： 配置外部中断线，将GPIO引脚与外部中断线关联起来，并设置触发方式（上升沿触发、下降沿触发等）。
中断优先级配置： 设置外部中断的抢占优先级和子优先级，以确保及时响应重要的外部事件。
编写中断服务程序： 编写外部中断的中断服务程序，处理外部中断事件，例如执行特定的功能或任务切换。

4.示例代码演示

以下是一个简单的示例代码，演示了如何在STM32中配置外部中断并实现LED的控制：

#include "stm32f4xx.h"

/* 外部中断服务程序 */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) // 判断是否是PA0引脚的中断
    {
        GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); // 翻转PA5引脚的状态（LED）
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除中断标志位
    }
}

/* GPIO初始化函数 */
void GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    /* GPIO时钟使能 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

    /* 配置PA5引脚为输出 */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* 配置PA0引脚为输入并使能外部中断 */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* 外部中断线0配置 */
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

    /* 配置外部中断线0对应的GPIO引脚 */
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);

    /* 配置外部中断线0 */
    EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发中断
    EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

    /* 中断优先级设置 */
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00; // 抢占优先级为0
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00; // 子优先级为0
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

int main(void)
{
    /* MCU初始化 */
    SystemInit();

    /* 初始化所有的GPIO引脚 */
    GPIO_Init();

    /* 死循环，等待外部中断触发 */
    while (1)
    {
    }
}

5.特别注意事项

下图为STM32的中断配置表

这里要注意gpio9-gpio5，gpio15-gpio10是公用一根中断线，如果同时用到其中二个GPIO触发中断，需要在中断例程中判断，下面代码就是同时用到GPIO13和GPIO10的例子。


void EXTI15_10_IRQHandler(void)   
{
   ITStatus EXTI10_Status;
   ITStatus EXTI13_Status;
   EXTI10_Status = EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10);  　　//获得外部中断10的状态
   EXTI13_Status = EXTI_GetITStatus(EXTI_Line13);     //获得外部中断13的状态
　　if(EXTI10_Status == SET) 
　　{ 
　　　　led_light_up(1); 
　　} 
　　if(EXTI13_Status == SET) 
　　{ 
　　　　led_light_up(2); 
　　}
　　EXTI_ClearFlag(EXTI_Line10 | EXTI_Line13); /*清除外部中断10或者13的挂起位 */ 
}

还需要注意，下图每组的GIPOX都公用一根线，所有系统中GPIOX只能配置一个为中断源，比如配置了PA0，其他PB0到PF0就不能配置，因为PA0到PG0都公用一根中断线，PA1,PA2。。。。都是一样原理。