【STM32 |外部中断】中断系统、EXTI外部中断

✨✨谢谢大家捧场，祝屏幕前的小伙伴们每天都有好运相伴左右，一定要天天开心哦！✨✨
🎈🎈作者主页：丠丠64-CSDN博客🎈🎈

✨✨ 帅哥美女们，我们共同加油！一起进步！✨✨

前言

中断系统

中断执行流程

STM32中断

NVIC基本结构

NVIC优先级分组

EXTI简介

EXTI基本结构

AFIO复用IO口内部电路

EXTI内部电路框图

前言

中断系统是管理和执行中断的逻辑结构，外部中断是众多能产生中断的外设之一

中断系统

中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件（中断源。比如对于外部中断来说，可以是引脚发生了电平跳变；对于定时器来说，可以是定时的时间到了；对于串口通信来说，可以是接收到了数据），使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行。
中断优先级：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源。（这个中断优先级是我们根据程序设计的需求，自己设置的）。
中断嵌套：（中断程序再次中断，二次中断现象）当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。（也是为了照顾非常紧急的中断）。

中断执行流程

为了程序能在中断返回后继续原来的工作，在中断执行前，会对程序的现场进行保护，中断执行后，会再返回现场，这样保证主程序被中断了，回来之后也能继续执行。

中断嵌套的执行流程如下。当一个中断正在执行时，又有新的优先级更高的中断来，那个旧中断会被打断，执行新的中断，新的中断结束，再继续执行原来的中断，原来的中断结束，再继续主程序，这就是中断嵌套的执行流程。

STM32中断

多个可屏蔽中断通道（中断源），包含EXTI（外部中断）、TIM、ADC（模数转换器）、USART（串口）、SPI、I2C、RTC（实时时钟）等多个外设。（几乎所有模块都能申请中断

使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级。

NVIC就是STM32中用来管理中断、分配优先级的，NVIC的中断优先级共有16个等级。

EXTIx是外部中断对应的中断资源。

NVIC基本结构

NVIC（嵌套中断向量控制器），在stm32中，它是用来统一分配中断优先级和管理中断的，NVIC是一个内核外设，是CPU的小助手，

NVIC有很多输入口，下图中线上划了个斜杠上面写了n（这个意思是：一个外设可能会同时占用多个中断通道，所以这里有n条线），然后NVIC只有一个输出口，NVIC根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序，之后通过右边这一输出口就告诉CPU该处理哪个中断，对于中断先后顺序分配的任务，CPU不需要知道

NVIC优先级分组

为了处理不同形式的优先级，STM32的NVIC可以对优先级进行分组，分为抢占优先级和响应优先级。

为了将优先级区分为抢占优先级和响应优先级，就需要对这16个优先级优先级进行分组，NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15，4位二进制，对应16个优先级）决定，这4位可以进行切分，分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级

优先级的数值越小，优先级越高，0就是最高优先级

抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队

下表，因为优先级总共是4位，所以就有（0,4）、（1.3）、（2，2）、（3,1）、（4、0）这五种分组方式，分组0，就是0位的抢占等级，取值为0，4位的响应等级，取值为0~15，分组1234雷同。这个分组方式是我们在程序中自己进行选择的，选好分组方式后，就要注意抢占优先级和响应优先级的取值范围了，不要超出这个表里规定的取值范围。

EXTI简介

EXTI（Extern Interrupt）外部中断

EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序。（简单说：引脚电平变化，申请中断）

支持的触发方式（引脚电平的变化类型）：上升沿（电平从低电平变到高电平的瞬间触发中断）/下降沿（电平从高电平变到低电平的瞬间触发中断）/双边沿（上升沿和下降沿都可以触发中断）/软件触发（程序执行代码就能触发中断）

支持的GPIO口（外部中断引脚）：所有GPIO口都能触发中断，但相同的Pin不能同时触发中断（比如PA0和PB0不能同时使用，智能选一个作为中断引脚；所以如果有多个中断引脚要选择不同的pin引脚，比如PA0和PA1、PB3就可以）

通道数：总共有20个中断线路。16个GPIO_Pin（对应GPIO_pin0到15，是外部中断的主要功能），外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒（这4个中断线路，是因为外部中断有个功能是从低功耗模式的停止模式下唤醒STM32那对于PVD电源电压检测，当从电源从电池过压恢复时就需要PVD借助一下外部中断的退出停止模式；对于RTC闹钟来说，有时候为了省电，RTC定一个闹钟之后，STM32回进入停止模式，等到闹钟响的时候再唤醒，这叶需要借助外部中断，剩余USB唤醒、以太网唤醒也是类似的作用）

触发响应方式：中断响应（引脚电平触发中断，申请中断，让CPU执行中断函数）/事件响应（不会触发中断，而是触发别的外设操作，属于外设之间的联合工作。外部中断的信号不会通向CPU而是通向其它外设，用来触发其它外设的操作，比如触发ADC转换、触发DMA等）

EXTI基本结构

左边是GPIO口的外设，每个GPIO外设有16个引脚，所以进来16根线

AFIO就是一个数据选择器（可以将图中前面的3个GPIO外设的16个引脚中的其中一个连接到后面的EXTI通道（16个GPIO通道），所以对于PA0\PB0\PC0这些，通过AFIO选择之后只有其中一个能接到EXTI的通道0上）

通过AFIO选择后的16个通道，就能接到了EXTI边沿检测及控制电路上，同时下面这4个蹭网的外设（PVD\PTC\USB\ETH）也是并列接进来的，这些加起来就组成了EXTI的20个输入信号，然后经过EXTI电路之后，分为了两种输出，也就是中断响应和事件响应（上面接到了NVIC用来触发中断，下面有20条输出线路到了其它外设，也就是事件响应）

AFIO复用IO口内部电路

AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义（也就是数据选择器的作用）

在STM32中，AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射（就是最开始提到的引脚定义表，当想把默认复用功能换到重定义功能时，就是用AFIO来完成的，这也是AFIO的一大主要功能）、中断引脚选择。

EXTI内部电路框图

EXTI的右边就是20根输入线，然后输入线首先进入边沿检测电路，在上面的上升沿寄存器和下降沿寄存器可以选择是上升沿触发还是下降沿触发或者两个都触发，接着硬件触发信号和软件中断寄存器的值就进入到这个或门的输入端（也就是任意一个为1，或门就可以输出1），然后触发信号通过这个或门后就兵分两路，上一路是触发中断的，下一路是触发事件的：触发中断首先会置一个挂起寄存器（挂起寄存器相当于一个中断标志位，可以读取这个寄存器判断是哪个通道触发的中断，如果挂起寄存器置1，它就会继续向左走和中断屏蔽寄存器共同进入一个与门（与门实际上就是开关控制作用，中断屏蔽寄存器给1那另一个输入就是输出，也就是允许中断；中断屏蔽寄存器给0，那另一个输入无论是什么，输出都是0，相当于屏蔽了这个中断），然后是NVIC中断控制器）。接着就是下一路的选择是触发事件，首先也是一个事件屏蔽寄存器进行开关控制，最后通过一个吗，脉冲发生器到其它外设（脉冲发生器就是给一个电平脉冲，用来触发其它外设的动作）

补充：框图最上面两个就是外设接口和APB总线，我们可以通过总线访问这些寄存器。