5.1 STM32学习中断系统和EXTI外部中断

news2024/9/21 19:44:29

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），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

2. 中断流程示意图

int main(void)
{
    while(1)
    {
        //主程序
        //....
        //主程序
    }    
}
void EXTIO_IRQHandLer(void)
{
    //中断程序
    //...
    //中断程序
    
}

正常情况下，程序就是在主程序里不断循环执行，当中断条件满足时，主程序就会暂停，自动跳转到中断程序里运行，中断顺序执行完以后，在返回主程序继续执行。一般中断程序都是在一个子函数里，该函数不需要调用，当中断来临时，由硬件自动调用这个函数。

3. STM32中断

68个可屏蔽中断通道（中断源），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。

注：NVIC是STM32用来管理中断，分配优先级的。

内核中断（了解即可）

外部中断

注意：本次学习用EXTI0 -- EXTI4以及EXTI9_5和EXTI15_10。

中断地址的作用：

中断地址程序中的中断函数，其地址是由编译器来分配的，是不固定的，但中断跳转，由于硬件的限制，只能跳转到固定的地址执行程序，所以为了让硬件跳转到不固定的中断函数中，这里需要在内存中定义一个地址的列表，列表的地址是固定的，中断发生后，就跳到这个固定位置，在固定位置由编译器，再加上一条跳转到中断函数的代码，这样中断跳转就可以跳转到任意位置。

4. NVIC基本结构

NVIC：嵌套中断向量控制器

在STM32中，用来统一分配中断优先级和管理中断。

NVIC是一个内核内设，可以理解为CPU的助手，它可以接很多外设，一个外设可能同时占用多个中断通道，所以图中显示n条线，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，之后通关右边这一个输出口就告诉CPU，该处理那个中断。

5. NVIC优先级分组

•NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，值越小优先级越高。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，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队。

6. EXTI外部中断

•EXTI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。（引脚电平变化，申请中断）

•支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿（上升沿和下降沿）/软件触发

•支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断（例如PA1和PB1不能同时用）

•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（申请中断，让CPU执行中断函数）/事件响应（当外部中断检测到引脚变化时，中断信号不会通向CPU，而是通到其他外设，用来除法其他外设的操作，属于外设之间的联合）

7. EXTI基本结构

外部中断整体结构图

最左边是GPIO的外设，比如GPIOA、GPIOB、GPIOC每个GPIO外设有16个引脚，所以进来16根线,但EXTI模块只有16个GPIO的通道，每个GPIO外设都有16个引脚，这样算来EXTI的16个通道显然不够，所以会有一个AFIO中断引脚选择的电路模块，AFIO为数据选择器，它可以在前面3个GPIO外设的16个引脚里选择其中一个连接到后面EXTI的通道里，通过AFIO选择的16个通道，就接到了EXTI边沿检测以及控制电路上，同时下面4个蹭网的外设并列接进来，这些加起来组成了EXTI的20个输入信号，经过EXTI电路之后，分成了两种输出，上面一部分接到NVIC，用来触发中断，另外20条输出线路接到其他外设。