文章目录
- 一、STM32F4 外部中断简介
- 二、硬件设计
- 三、软件设计
- 四、实验现象
- 五、STM32CubeMX 配置外部中断
本章我们将介绍如何将
STM32F429 的
IO 口作为外部中断输入。
一、STM32F4 外部中断简介
这里首先介绍STM32F4 IO 口中断的一些基础概念。STM32F4 的每个 IO 都可以作为外部中断的中断输入口，这点也是 STM32F4 的强大之处。STM32F429 的中断控制器支持 22个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。STM32F429 的 22 个外部中断为：
EXTI 线 0~15：对应外部IO口的输入中断。EXTI 线 16：连接到PVD输出。EXTI 线 17：连接到RTC闹钟事件。EXTI 线 18：连接到USB OTG FS唤醒事件。EXTI 线 19：连接到以太网唤醒事件。EXTI 线 20：连接到USB OTG HS(在FS中配置)唤醒事件。EXTI 线 21：连接到RTC入侵和时间戳事件。EXTI 线 22：连接到RTC唤醒事件。
从上面可以看出，STM32F4 供 IO 口使用的中断线只有 16 个，但是 STM32F4 的 IO 口却远远不止 16 个，那么 STM32F4 是怎么把 16 个中断线和 IO 口一一对应起来的呢？于是 STM32就这样设计，GPIO 的引脚 GPIOx.0~GPIOx.15(x=A,B,C,D,E，F,G,H,I)分别对应中断线 0~15。这样每个中断线对应了最多 9 个 IO 口，以线 0 为例：它对应了 GPIOA.0、GPIOB.0、GPIOC.0、GPIOD.0、GPIOE.0、GPIOF.0、GPIOG.0、GPIOH.0、GPIOI.0。而中断线每次只能连接到 1 个 IO口上，这样就需要通过配置来决定对应的中断线配置到哪个 GPIO 上了。下面我们看看 GPIO跟中断线的映射关系图：
GPIO 和中断线映射关系是在寄存器SYSCFG_EXTICR1~ SYSCFG_EXTICR4 中配置的。所以我们要配置外部中断，还需要打开 SYSCFG 时钟。
接下来我们来看看使用 HAL 库配置外部中断的一般步骤。HAL 中外部中断相关配置函数和定义在文件 stm32f4xx_hal_exti.h 和 stm32f4xx_hal_exti.c 文件中。
-
使能 IO 口时钟。
首先，我们要使用IO口作为中断输入，所以我们要使能相应的IO口时钟。 -
设置 IO 口模式，触发条件，开启 SYSCFG 时钟，设置 IO 口与中断线的映射关系。
在函数HAL_GPIO_Init中一次性完成。例如我们要设置PA0链接中断线 0，并且为上升沿触发，代码为：GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0; //PA0 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING; //外部中断，上升沿触发 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //默认下拉 HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);当我们调用
HAL_GPIO_Init设置IO的Mode值为GPIO_MODE_IT_RISING（外部中断上升 沿 触 发 ），GPIO_MODE_IT_FALLING（外部中断下降沿触发）或者GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING（外部中断双边沿触发）的时候，该函数内部会通过判断
Mode的值来开启SYSCFG时钟，并且设置IO口和中断线的映射关系。
因为我们这里初始化的是PA0，调用该函数后中断线 0 会自动连接到PA0。如果某个时间，我们又同样的方式初始化了PB0，那么PA0与中断线的链接将被清除，而直接链接PB0到中断线 0。 -
配置中断优先级（NVIC），并使能中断。
我们设置好中断线和GPIO映射关系，然后又设置好了中断的触发模式等初始化参数。既然是外部中断，涉及到中断我们当然还要设置NVIC中断优先级。设置中断线 0 的中断优先级并使能外部中断 0 的方法为：HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,1); //抢占优先级为 2，子优先级为 1 HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); //使能中断线 0 -
编写中断服务函数。
我们配置完中断优先级之后，接着要做的就是编写中断服务函数。中断服务函数的名字是在HAL库中事先有定义的。这里需要说明一下，STM32F4的IO口外部中断函数只有 7 个，分别为：void EXTI0_IRQHandler(); void EXTI1_IRQHandler(); void EXTI2_IRQHandler(); void EXTI3_IRQHandler(); void EXTI4_IRQHandler(); void EXTI9_5_IRQHandler(); void EXTI15_10_IRQHandler();中断线
0-4每个中断线对应一个中断函数，中断线5-9共用中断函数EXTI9_5_IRQHandler，中断线10-15共用中断函数EXTI15_10_IRQHandler。一般情况下，我们可以把中断控制逻辑直接编写在中断服务函数中，但是HAL库把中断处理过程进行了简单封装。 -
编写中断处理回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback
HAL库为了用户使用方便，它提供了一个中断通用入口函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，在该函数内部直接调用回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback。我们可以看看HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数定义：
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != RESET)
{
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
}
}
该函数实现的作用非常简单，就是清除中断标志位，然后调用回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()实现控制逻辑。所以，我们编写中断控制逻辑将跟串口实验类似，在中断服务函数中直接调用外部中断共用处理函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，然后在回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback 中通过判断中断是来自哪个 IO 口编写相应的中断服务控制逻辑。
下面总结一下配置IO口外部中断的一般步骤：
- 使能
IO口时钟。 - 调用函数
HAL_GPIO_Init设置IO口模式，触发条件，使能SYSCFG时钟以及设置IO口与中断线的映射关系。 - 配置中断优先级（
NVIC），并使能中断。 - 在中断服务函数中调用外部中断共用入口函数
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler。 - 编写外部中断回调函数
HAL_GPIO_EXTI_Callback。
通过以上几个步骤的设置，我们就可以正常使用外部中断了。
二、硬件设计
本实验用到的硬件资源有：
- 指示灯
DS0、DS1。 - 4 个按键：
KEY0、KEY1、KEY2、和KEY_UP。
在阿波罗 STM32 开发板上的按键 KEY0 连接在 PH3 上、KEY1 连接在 PH2 上、KEY2 连接在 PC13 上、KEY_UP 连接在 PA0上。如图所示：
这里需要注意的是：KEY0、KEY1 和 KEY2 是低电平有效的（按下是低电平），而 KEY_UP 是高电平有效的（按下是高电平），并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在 STM32F429 内部设置上下拉。输入模式配置如下：
PH3：上拉输入PH2：上拉输入PC13：上拉输入PA0：下拉输入
三、软件设计
我们直接复制“按键输入实验”的工程模板，将复制过来的模板文件夹重新命名为“4-外部中断实验”。在HARDWARE->EXTI 文件夹下面新建exti.c 文件以及头文件 exti.h。
打开exti.c 文件，代码如下：
#include "exti.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
//外部中断初始化
void EXTI_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //开启GPIOA时钟
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); //开启GPIOC时钟
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE(); //开启GPIOH时钟
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0; //PA0
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING; //上升沿触发
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_13; //PC13
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_IT_FALLING; //下降沿触发
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,3
HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
//中断线0-PA0
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,0); //抢占优先级为2，子优先级为0
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); //使能中断线0
//中断线2-PH2
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn,2,1); //抢占优先级为2，子优先级为1
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn); //使能中断线2
//中断线3-PH3
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn,2,2); //抢占优先级为2，子优先级为2
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn); //使能中断线2
//中断线13-PC13
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,2,3); //抢占优先级为2，子优先级为3
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn); //使能中断线13
}
//中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);//调用中断处理公用函数
}
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_2);//调用中断处理公用函数
}
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_3);//调用中断处理公用函数
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_13);//调用中断处理公用函数
}
//中断服务程序中需要做的事情
//在HAL库中所有的外部中断服务函数都会调用此函数
//GPIO_Pin:中断引脚号
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
delay_ms(100); //消抖
switch(GPIO_Pin)
{
case GPIO_PIN_0:
if(WK_UP==1)
{
LED1=!LED1;//控制LED0,LED1互斥点亮
LED0=!LED1;
}
break;
case GPIO_PIN_2:
if(KEY1==0) //LED1翻转
{
LED1=!LED1;
}
break;
case GPIO_PIN_3:
if(KEY0==0) //同时控制LED0,LED1翻转
{
LED0=!LED0;
LED1=!LED1;
}
break;
case GPIO_PIN_13:
if(KEY2==0)
{
LED0=!LED0;//控制LED0翻转
}
break;
}
}
其头文件exti.h为
#ifndef _EXTI_H
#define _EXTI_H
#include "sys.h"
void EXTI_Init(void);
#endif
exti.c 文件总共包含 6 个函数。外部中断初始化函数 void EXTIX_Init 用来配置 IO 口外部中断相关步骤并使能中断，另一个函数HAL_GPIO_EXTI_Callback 是外部中断共用回调函数，用来处理所有外部中断真正的控制逻辑。其他 4 个都是中断服务函数。
void EXTI0_IRQHandler(void)是外部中断 0 的服务函数，负责KEY_UP按键的中断检测；void EXTI2_IRQHandler(void)是外部中断 2 的服务函数，负责KEY2按键的中断检测；void EXTI3_IRQHandler(void)是外部中断 3 的服务函数，负责KEY1按键的中断检测；void EXTI4_IRQHandler(void)是外部中断 4 的服务函数，负责KEY0按键的中断检测；
下面我们分别介绍这几个函数。
首先是外部中断初始化函数 void EXTIX_Init(void)，该函数内部主要做了两件事情。首先是调用 IO 口初始化函数 HAL_GPIO_Init 来初始化 IO 口，其次是设置中断优先级并使能中断线。接下来我们看看外部中断服务函数，一共 4 个。所有的中断服务函数内部都只调用了同样一个函数 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，该函数是外部中断共用入口函数，函数内部会进行中断标志位清零， 并且调用中断处理共用回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback。
最后是外部中断回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback，该函数用来编写真正的外部中断控制逻辑。该函数有一个入口参数就是 IO 口序号。所以我们在该函数内部，一般通过判断 IO 口序号值来确定中断是来自哪个 IO 口，也就是哪个中断线，然后编写相应的控制逻辑。所以在该函数内部，我们通过 switch 语句判断 IO 口来源。
主函数main 函数代码如下：
int main(void)
{
HAL_Init(); //初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(360,25,2,8); //设置时钟,180Mhz
delay_init(180); //初始化延时函数
uart_init(115200); //初始化 USART
LED_Init(); //初始化 LED
EXTI_Init(); //外部中断初始化
while(1)
{
printf("OK\r\n"); //打印 OK 提示程序运行
delay_ms(1000); //每隔 1s 打印一次
}
}
在 while 死循环中不停的打印字符串到串口。当有某个外部按键按下之后，会触发中断服务函数做出相应的反应。
四、实验现象
使用 USB 线将开发板和电脑连接成功后（电脑能识别开发板上 CH340 串口），把编译后产生的.hex 文件烧入到芯片内。在串口调试助手里面可以看到如图所示：
此时，按下 KEY0、KEY1、KEY2 和KEY_UP 可以观察到 DS0、DS1 跟着按键的变化而变化。
五、STM32CubeMX 配置外部中断
对于外部中断的配置，首先在 MCU 引脚配置图界面选择相应的 GPIO 设置其模式为外部中断模式。
然后我们打开依次点击 Configuration->GPIO进入 GPIO 详细配置界面 Pin Configuration，界面会列出 4 个 IO 口的配置信息。
从上图界面可以看出，当我们配置 IO 口作为外部中断触发引脚之后，其详细配置界面便只有三个选项。第一个选项 GPIO mode 用来设置外部中断触发方法，上升沿触发还是下降沿触发还是双边沿触发。第二个选项 GPIO Pull-up/Pull-down 用来设置是默认上拉还是下拉。这里除了设置 PA0 为上升沿触发默认下拉外，其他 IO 口都设置为下降沿触发默认上拉。
配置好 IO 口信息之后，接下来就需要配置 NVIC 中断优先级设置。依次点击Configuration->NVIC，进入 NVIC 配置界面。在界面可以看到有四个外部中断线可配置，这是因为我们前面开启了四个 IO 口的外部中断（对应 4 个外部中断线）。依次配置四个中断线的 NVIC 即可，配置完成后如下图所示：
&esmp;最后生成工程，在 main.c 中生成的函数 MX_GPIO_Init 和我们实验工程中 exti.c 文件中的函数 EXTI_Init 内容一致，在stm32f4xx_it.c 中生成了 4 个中断服务函数，和 exti.c 文件中的中断服务函数内容一致。当然，回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback 的内容软件是无法自动生成的，需要我们自己编写。
/** Configure pins as
* Analog
* Input
* Output
* EVENT_OUT
* EXTI
*/
void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin : PC13 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pin : PA0 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
/* EXTI interrupt init*/
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn, 2, 1);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn);
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn, 2, 2);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 2, 3);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);
}
/******************************************************************************/
/* STM32F4xx Peripheral Interrupt Handlers */
/* Add here the Interrupt Handlers for the used peripherals. */
/* For the available peripheral interrupt handler names, */
/* please refer to the startup file (startup_stm32f4xx.s). */
/******************************************************************************/
/**
* @brief This function handles EXTI line0 interrupt.
*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */
/* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
/* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */
/* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles EXTI line2 interrupt.
*/
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN EXTI2_IRQn 0 */
/* USER CODE END EXTI2_IRQn 0 */
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_2);
/* USER CODE BEGIN EXTI2_IRQn 1 */
/* USER CODE END EXTI2_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles EXTI line3 interrupt.
*/
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN EXTI3_IRQn 0 */
/* USER CODE END EXTI3_IRQn 0 */
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_3);
/* USER CODE BEGIN EXTI3_IRQn 1 */
/* USER CODE END EXTI3_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles EXTI line[15:10] interrupts.
*/
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN EXTI15_10_IRQn 0 */
/* USER CODE END EXTI15_10_IRQn 0 */
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_13);
/* USER CODE BEGIN EXTI15_10_IRQn 1 */
/* USER CODE END EXTI15_10_IRQn 1 */
}
![[附源码]Nodejs计算机毕业设计基于大数据的高校国有固定资产管理及绩效自动评价系统Express(程序+LW)](https://img-blog.csdnimg.cn/7cc84db7a45b4769b5719edf90fc5a30.png)
