一、外部中断/事件控制器(EXTI)结构图

1、结构图分析

外部中断主要由外部中断/事件控制器(External interrupt/event controller, EXTI)控制，它管理了外部中断或者事件的使能与否、触发方式等功能。

 （ 外部中断/事件控制器(EXTI)结构图 ）

下图为中文翻译版

图中有两条从右向左走向的线路，红色线路用于产生中断，黄色线路产生事件。

如上图，信号输入后首先会经过边沿检测电路，这个检测电路会通过查看 上边沿触发 和下边沿触发 寄存器的值，去判断信号到底在哪个边沿采集。（所谓上边沿和下边沿，即电平从低->高 or 从高->低 变化时的那条竖直的边）

经过边沿检测电路之后，就来到上图标号3的位置。这里是个或门连接着输入信号和软件中断事件寄存器。也就是说，除了信号触发中断，我们还可以控制相关的寄存器从而产生中断事件。

过了步骤3或门这一步之后，产生中断和产生事件的流程就有所区别了。

我们先来看看中断的产生过程：
首先中断请求信号会先进入 请求挂起寄存器 。这个寄存器的存在意义在于，如果中断发生时，正在处理同级或高优先级中断，则中断不能立即得到响应，此时中断被悬起。悬挂意味着等待而不是舍去，当优先级高的或者同等级先发生的中断完成后，被挂起的中断才会执行。

落实到stm32这里，可以看到在标号4的位置，是一个与门，所以，中断请教什么时候推送到NVIC控制器执行，就是中断屏蔽寄存器应该控制的事了。

同理，对于事件发生来说，事件是否生成，就是事件屏蔽寄存器的事了。不同点在于，事件的产生没有优先级的概念，所有无需挂起寄存器这么个东西。

2、外部中断线路映像

EXTI控制器支持多达20个软件的中断/事件请求。

我们单片机的外部中断通常是由GPIO的电平跳变引起的中断。
在STM32中，每一个GPIO都可以作为外部中断的触发源，外部中断通用I/O映像一共有16条线，对应着GPIO的0-15引脚，每一条外部中断都可以与任意一组的对应引脚相连，但不能重复使用。

还有另外四个EXTI线的连接方式如下：
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唤醒事件
EXTI线19连接到以太网唤醒事件(只适用于互联型产品)

3、中断模式

外部中断支持GPIO的三种电平模式：
上升沿中断：当GPIO的电平从低->高时，引发外部中断。
下降沿中断：当GPIO的电平从高->低时，引发外部中断。
上升沿和下降沿中断（双边沿中断）：当GPIO的电平从低->高和从高->低，都能引发外部中断。

二、外部中断控制LED灯

1、原理图

如下图，我们把三个LED灯分别连接在PA0、PA1、PA2上，按键 KEY1 连接在 PA3 上。

2、中断消抖

考虑到由于按键的机械结构具有弹性，按下时开关不会立刻接通，断开时也不会立刻断开，这就导致按键的输入信号在按下和断开时都会存在抖动。
如果不先将抖动问题进行处理，则读取的按键信号可能会出现错误。

因此为了消除这一问题，我们可以通过软件消抖或者硬件消抖两种方式来实现。

2.1 硬件消抖

硬件消抖一般有两种实现方式：“RS触发器”、“电容滤波器”

2.11 RS触发器

在RS触发器中，R是RESET的意思，代表复位，S是SET的意思，代表置位。

利用RS触发器来吸收按键的抖动。当按键未按下时，输出为0，一旦有键按下，触发器立即翻转，输出为1，触电的抖动便不会再对输出产生影响，起到抗抖作用，按键释放时也一样。RS触发电路消抖电路图如下。

注：详细分析可学习数电相关知识

2.12 电容滤波器

将电容并联在按键的两端，利用电容两端的电压不能突变的特性以及放电的延时特性。将产生抖动的电平通过电容吸收掉。从而达到消抖的作用，电容消抖电路图如原理图所示。

具体分析：

按键按下（高电平->低电平）：按键按下，电容与按键形成回路，电容开始放电，当电容放电结束后，抖动就基本结束了。在放电期间，PA3处一直向外输出高电平。

主要是因为按键的电阻很小，电容和按键的并联电阻也被拉小，大部分回路电压会加到电阻上，电容电压变小，又由于电容两端电压不能突变，根据 I=dq/dt，带入电容公式q=uc，得出I=C*du/dt，当du/dt<0时，电容电荷减少，即电容放电，放电维持电平至按键抖动结束。

按键松开（低电平->高电平）：按键松开，电容左极板接电源，右极板接地，开始充电，当电容充电结束后，抖动也就基本结束了。在电容充电期间，PA3处一直向外输出为低电平。

按键松开时，回路电压基本加在电容端，电容本来两边都是低电平，现在一边接高电平，一边接低电平，就开始充电，充电维持电平至按键抖动结束。

2.2 软件消抖

2.21 延时函数按键消抖

优点：简单方便
缺点：程序在空跑浪费CPU资源、不够精准

值得注意的是：由于我们这里按键是用中断的方式实现，所以不能在中断服务函数里面使用延时函数，因为中断服务函数最基本的要求就是快进快出。

2.22 定时器按键消抖

优点：节约CPU资源
缺点：消耗一个定时器

原理：按键采用中断驱动方式，当按键按下以后触发按键中断，在按键中断中开启一个定时器，定时周期为（）ms，当定时时间到了以后就会触发定时器中断，最后在定时器中断处理函数中读取按键的值，如果按键值还是按下状态那就表示这是一次有效的按键。

定时器详情可参考STM32定时器TIM控制_沉默的道路的博客-CSDN博客

3、消抖选择

或许有人觉得用硬件电容滤波器消抖容易点，就焊接一个电容，但其实也是根据实际情况而定。

1. 电容也是钱啊，如果做产品，需求大量时也是一笔消费，主打一个省钱。
2. 中断闲着也是闲着，合理规划好代码也不乱，逻辑也不会变复杂。再复杂的逻辑，拆分好，规划好，都可以条理清晰，一目了然。
3. 再打比方如果在产品中，加电容在按键这玩意上，只要出现一次不可靠，人家就会认为你做的整个东西不可靠。
4. 不能100%依靠硬件消抖，这样究竟要选多大的电容合理，小了没有作用，大了反应慢，充电过程中可不可能存在临界状态，就是1,0的边沿。

当然不管硬件消抖也好软件消抖也罢，只要是人按的都不是绝对可靠，你消抖比如50ms，我乱按总可能抖出那么一两个。还是根据实际情况而定吧。

综上，如果能硬件+软件防抖就比较理想了！ 

三、程序代码

1、按键中断在CubeMX中配置

将PA3号引脚设置为按键的输入引脚，将其设置为外部中断模式。
将GPIO模式设置为双边沿触发的外部中断，电阻设置为上拉电阻，最后设置用户标签为KEY1。

在NVIC中，勾选开启外部中断。

2、模块化封装led

2.1 宏定义与预处理-led

#ifndef __LED_DRIVER_H__
#define __LED_DRIVER_H__


#include "main.h"
void LED_Init(void);


/*********************
 * 开启时钟宏定义（便于代码的移植修改）
**********************/
#define LED_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使用前面的宏(LED_CLK_ENABLE)，代替后面的函数
//#define LED2_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();    //如果是不同的引脚
//#define LED3_CLK_ENABLE()  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();


/*********************
 * 引脚宏定义
**********************/
#define LED1_Pin		GPIO_PIN_0 //使用前面的宏(LED1_Pin)，代替后面的函数
#define LED2_Pin		GPIO_PIN_1
#define LED3_Pin		GPIO_PIN_2


/*********************
 * 函数宏定义
**********************/
#define LED1_ON 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);//定义一个宏，通过使用前面的宏(LED1_ON)，代替后面的函数，点亮对应灯
#define LED2_ON 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
#define LED3_ON 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
#define LED1_OFF 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);//定义一个宏，通过使用前面的宏(LED1_OFF)，代替后面的函数，关闭对应灯
#define LED2_OFF		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
#define LED3_OFF		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);


#endif

2.2 主函数-led

#include "led_driver.h"


void LED_Init(void)
{
	/*定义GPIO的结构体变量*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	
	/*使能LED的GPIO对应的时钟,开启时钟(GPIOA)*/
	LED_CLK_ENABLE() //用.h文件中定义的宏代替_ _HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	
	/*设置参数*/
	GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin|LED2_Pin|LED3_Pin;//选择LED1 LED2 LED3的引脚
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP ;//设置为推挽输出模式
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;   //没有上下拉
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;//引脚输出速度设置为慢
	
	/*初始化引脚配置,让设置的参数生效*/
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//&GPIO_InitStruct定义的结构体

	
}

3、模块化封装Exti

3.1 宏定义与预处理-EXti

#ifndef __EXTI_DRIVER_H__
#define __EXTI_DRIVER_H__

#include "main.h" //#include "stm32f1xx_hal.h"
void EXTI_Init(void);
	
#define KEY1_GPIO_CLK_EN()    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
 
#define KEY1_Pin		 GPIO_PIN_3


uint8_t Getkey1val(void); //返回key1按键状态 


#endif

3.2 主函数-Exti

#include "Exti_driver.h"

uint8_t key_val = 0; //定义按键返回值变量

void EXTI_Init(void)
{
	/*定义GPIO的结构体变量*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	
	/*使能LED的GPIO对应的时钟,开启时钟(GPIOA)*/
	KEY1_GPIO_CLK_EN() //用.h文件中定义的宏代替__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	
	/*设置参数*/
	GPIO_InitStruct.Pin = KEY1_Pin;//选择按键引脚
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING	;//设置为双边沿触发外部中断
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;   //默认上拉
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//引脚输出速度设置为高速
	
	/*初始化引脚配置,让设置的参数生效*/
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//&GPIO_InitStruct定义的结构体
	

	HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn, 0, 0);// 设置外部中断优先级
	HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);// 使能外部中断
	
}

	//外部中断3中断处理函数
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
   HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY1_Pin);
}

//外部中断回调函数。中断触发后，进入此函数，处理该函数中的代码之后，才会退出中断，此函数称为回调函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)// 回调函数
{
	if(GPIO_Pin == KEY1_Pin) //确定是否是KEY1键按下
	{
		key_val = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, KEY1_Pin);
	}
	
}

//返回key1按键值
uint8_t Getkey1val(void)
{
	return key_val;
}

3.21 中断处理/回调函数

在HAL库的底层驱动说明中，有这么两段说明

大概就是，每当产生外部中断时，程序首先会进入外部中断服务函数。在stm32f1xx_it.c中，可以找到函数EXTI0_IRQHandler，它通过调用函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()对中断类型进行判断，并对涉及中断的寄存器进行处理，在处理完成后，它将调用中断回调函数。HAL_GPIO_EXTI_Callback()，在中断回调函数中编写在此次中断中需要执行的功能。

4、主函数

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "Exti_driver.h"
#include "led_driver.h"
/* USER CODE END Includes */
//把两个头文件包含进去

  /* USER CODE BEGIN 2 */
	LED_Init();
	EXTI_Init();
  /* USER CODE END 2 */
//初始化

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		//如果按下了，就亮
		if(Getkey1val() == 0)
		{
			LED1_ON
			LED2_ON
			LED3_ON
		}
		//如果松开了，就熄灭
		else
		{
			LED1_OFF
			LED2_OFF
			LED3_OFF
		}
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

四、运行效果

保存、编译、下载、烧录、上电。
可以看到一开始LED为点亮状态，当按键按下时，灯亮；当按键松开时，灯灭。