STM32学习之EXTI外部中断(以对外式红外传感器 / 旋转编码器为例)

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)，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

中断嵌套: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

在这里插入图片描述

STM32中断：
68个可屏蔽中断通道包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设；
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

中断由于硬件限制，只能跳到固定的地址去执行程序，所以要一个存地址的表，就叫中断向量表

NVIC（嵌套中断向量控制器）基本结构：
在这里插入图片描述
统一分配中断优先级和管理中断，是一个内核外设，是CPU的一个小助手。n代表一个外设可能会占用多个中断通道，但 CPU某时只看一个，想象成CPU是医生，左侧的中断是排队的病人，NVIC是叫号系统，分配看病优先级并负责管理谁去见医生（后来的更紧急也可以抢占优先）

每个中断有16个优先级，为了把这个优先级再区分为抢占优先级和响应优先级，就需要对这16个优先级进行分组。NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（四位二进制可以表示0~15的数，对应16个优先级，这个优先级的数是值越小，优先级越高，0就是最高优先级）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

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。

当两个中断同时响应时，抢占优先级谁高谁先中断; 当抢占优先级相同时，谁的响应优先级高谁先响应;
当抢占优先级相同时，低响应优先级已经进入中断函数，高响应优先级不可打断低优先级）
抢占优先级和响应优先级均相同的，按中断号排队

STM32的中断不存在先来后到的排队方式，在任何时候都是优先级高的先响应

//
EXTI 学习
EXTI(Extern Interrupt)外部中断
EXTI可以监测指定GPI0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

支持的触发方式: 上升沿/下降沿/双边沿/软件触发
支持的GPIO口: 所有GPIO口都可以触发中断，但相同的Pin不能同时触发中断
通道数: 16个GPIO Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒
触发响应方式: 中断响应/事件响应

EXTI基本结构：
在这里插入图片描述
AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义；
在STM32中，AFIO主要完成两个任务:复用功能引脚重映射、中断引脚选择
（此处应结合点路结构深入学习，暂且先到这，插个眼，先学会用再杀回来）

一点补充：
AFIO中断引脚选择
我们刚才这里说了EXTI模块只有16个GPIO的通道。但这里每个GPIO外设都有16个引脚，如果每个引脚占用一个通道，EXTI的16个通道显然就不够用了。所以在这里会有一个AFIO中断引脚选择的电路模块。

这个AFIO就是一个数据选择器，它可以在这前面3个GPIO外设各自的16个引脚里选择其中一个连接到后面的EXTI的通道里，所以这前面说相同的Pin不能同时触发中断。因为对于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。同理，PA1、PB1、PC1这些也只能有一个接到通道1上。这就是所有GPIO口都能触发中断，但相同的pin不能同时触发中断的原因

///
对外式红外传感器
在这里插入图片描述
DO数字输出端接到B14端口，当挡光片或者编码盘在这个对射式红外传感器中间经过时，DO就会输出电平跳变的信号，然后这个电平跳变的信号触发STM32 PB14号口的中断，我们在中断函数里执行变量++的程序，然后主循环里调用OLED显示这个变量

记住上面提到的EXIT结构图，从左往右一条路

具体步骤就是：

第一步，配置RCC，把我们这里涉及的外设的时钟都打开，不打开时钟外设是没法工作的。

第二步，配置GPIO ，选择我们的端口为输入模式。

第三步，配置AFIO ，选择我们用的这一路GPIO ，连接到后面的EXTI。

第四步，配置EXTI，选择边沿触发方式，比如上升沿、下降沿或者双边沿，还有选择触发响应方式，可以选择中断响应和事件响应。当然我们一般都是中断响应。

第五步，配置NVIC，给这个中断选择一个合适的优先级。通过NVIC，外部中断信号就能进入CPU。了。这样CPU才能收到中断信号，才能跳转到中断函数里执行中断程序。

这五步就是外部中断的配置流程，这里涉及的外设比较多

要点强调：
GPIO_EXTILineConfig就是我们本节外部中断需要用的函数，调用这个函数就可以配置AFIO 的数据选择器来选择我们想要的中断引脚，这个函数虽然是GPIO 开头，但实际上里面操作的是AFIO 的寄存器
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);
//将外部中断的14号线映射到GPIOB，即选择PB14为外部中断引脚
第一个参数GPIO_PortSource，选择某个GPIO外设作为外部中断源，这个参数可以是GPIO_PortSourceGPIOx，其中x可以是A到G。
第二个参数是GPIO_PinSource，指定配置的外设中断线。这个参数可以是GPIO_PinSourcex，其中x可以是0到15。

当执行完这个函数后，AFIO 的第14个数据选择器就拨好了。其中输入端被拨到了GPIOB 外设上，对应的就是PB14号引脚，输出端固定连接的是EXTI的第14个中断线路

在这里插入图片描述

直接复制上节OLED工程
在Hardware目录下添加CountSensor.c/.h

#ifndef __COUNT_SENSOR_H
#define __COUNT_SENSOR_H

void CountSensor_Init(void);
uint16_t CountSensor_Get(void);

#endif

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t CountSensor_Count;				//全局变量，用于计数

/**
  * 函    数：计数传感器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void CountSensor_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//开启GPIOB的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
		
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	//将PB14引脚初始化为上拉输入
	
	/*AFIO选择中断引脚*/
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);
	//将外部中断的14号线映射到GPIOB，即选择PB14为外部中断引脚
	//AFIO外设中断引脚选择配置就完成了
	
	/*EXTI初始化*/
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;//定义结构体变量
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;					
	//选择配置外部中断的14号线
	
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;					
	//指定外部中断线使能
	
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;			
	//指定外部中断线为中断模式
	
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;		
	//指定外部中断线为下降沿触发
	
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);								
	//将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//配置NVIC为分组2
	//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
	//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
	//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
	//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
	//选择配置NVIC的EXTI15_10线
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//指定NVIC线路使能
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	//指定NVIC线路的响应优先级为1
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}

/**
  * 函    数：获取计数传感器的计数值
  * 参    数：无
  * 返 回 值：计数值，范围：0~65535
  */
uint16_t CountSensor_Get(void)
{
	return CountSensor_Count;
}

/**
  * 函    数：EXTI15_10外部中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)		//判断是否是外部中断14号线触发的中断
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
		{
			CountSensor_Count ++;					//计数值自增一次
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);		//清除外部中断14号线的中断标志位
													//中断标志位必须清除
													//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
	}
}

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();			//OLED初始化
	CountSensor_Init();		//计数传感器初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "Count:");	//1行1列显示字符串Count:
	
	while (1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5);		//OLED不断刷新显示CountSensor_Get的返回值
	}
}

我们用的是下降沿触方法，在移开挡光片的时候触发中断，数值加1；
改下这里变为上升沿出发，遮挡的时候数字加1；
如果这里改成上升沿下降沿都触发，就是遮挡和移开的时候都加1。

/
旋转编码器

在这里插入图片描述

#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H

void Encoder_Init(void);
int16_t Encoder_Get(void);

#endif

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int16_t Encoder_Count;					//全局变量，用于计数旋转编码器的增量值

/**
  * 函    数：旋转编码器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Encoder_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);		//开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);						//将PB0和PB1引脚初始化为上拉输入
	
	/*AFIO选择中断引脚*/
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//将外部中断的0号线映射到GPIOB，即选择PB0为外部中断引脚
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);//将外部中断的1号线映射到GPIOB，即选择PB1为外部中断引脚
	
	/*EXTI初始化*/
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;						//定义结构体变量
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;		//选择配置外部中断的0号线和1号线
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;					//指定外部中断线使能
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;			//指定外部中断线为中断模式
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;		//指定外部中断线为下降沿触发
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);								//将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);				//配置NVIC为分组2
																//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
																//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
																//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
																//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;						//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;			//选择配置NVIC的EXTI0线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;	//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;			//选择配置NVIC的EXTI1线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;	//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;			//指定NVIC线路的响应优先级为2
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}

/**
  * 函    数：旋转编码器获取增量值
  * 参    数：无
  * 返 回 值：自上此调用此函数后，旋转编码器的增量值
  */
int16_t Encoder_Get(void)
{
	/*使用Temp变量作为中继，目的是返回Encoder_Count后将其清零*/
	/*在这里，也可以直接返回Encoder_Count
	  但这样就不是获取增量值的操作方法了
	  也可以实现功能，只是思路不一样*/
	int16_t Temp;
	Temp = Encoder_Count;
	Encoder_Count = 0;
	return Temp;
}

/**
  * 函    数：EXTI0外部中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)		//判断是否是外部中断0号线触发的中断
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
		{
			if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)		//PB0的下降沿触发中断，此时检测另一相PB1的电平，目的是判断旋转方向
			{
				Encoder_Count --;					//此方向定义为反转，计数变量自减
			}
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);			//清除外部中断0号线的中断标志位
													//中断标志位必须清除
													//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
	}
}

/**
  * 函    数：EXTI1外部中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)		//判断是否是外部中断1号线触发的中断
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
		{
			if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)		//PB1的下降沿触发中断，此时检测另一相PB0的电平，目的是判断旋转方向
			{
				Encoder_Count ++;					//此方向定义为正转，计数变量自增
			}
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);			//清除外部中断1号线的中断标志位
													//中断标志位必须清除
													//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
	}
}