STM32CubeIDE基础学习-EXTI外部中断实验

STM32CubeIDE基础学习-EXTI外部中断实验

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前言

中断概念：让CPU打断正在执行的程序，进而去执行紧急的程序，退出中断后回到原打断中断处继续执行。

前面学习了GPIO作为输入功能的实验，现在来学习使用中断的方式实现GPIO功能的控制，直接在KEY的工程基础上进行添加中断的功能代码就行，其它的功能不用修改。

外部中断实验和KEY按键实验的现象是一样的，只是本实验采用的是中断的方式实现而已，前面按键使用的查询方式，比较耗CPU。

这里说明一下：
前面按键使用的是轮询的方式，本实验将采用中断的方式来实现功能的控制，本实验之所以可以用按键来控制蜂鸣器和LED，是因为刚好按键的引脚和中断线是重合的，所以就很好的借用了按键来触发边沿检测进而触发中断，实质和按键关系不是很大。当没有接按键，用杜邦线把该引脚接3.3V 或 GND也可以实现功能，有兴趣可以测试下。

STM32CubeIDE基础知识学习回顾

实验目的：
学习外部中断功能的使用，实现按键控制BEEP和LED状态翻转功能。

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第1章 硬件介绍

本实验使用的开发板主控芯片是STM32F103C8T6，其核心原理图如下：

时钟来源使用的是外部高速8M晶振作为高速时钟。

KEY_UP按键接到芯片的PA0引脚上，KEY按键接到芯片的PA2引脚上，原理图如下图所示：

第2章 工程配置

本实验直接采用上一个按键实验的工程作为基础模板，直接拷贝粘贴即可，然后在上面添加EXTI和NVIC的相关功能配置即可，其它不用修改，就不用再新建工程了。

2.1 工程外设配置部分

配置GPIO，鼠标左键点击该引脚，前面按键输入实验设置的功能是输入的，现在是外部中断的实验，那么就需要设置为EXTI的方式了。如下图所示：

选择完成后如下图所示：

这个软件有一个好处就是能实时检测同一个中断线不能多个共存，当你选择了EXTI2后，其它EXTI2的引脚就选不了这个外部中断功能了，比如选了PA2引脚再选择PB2引脚，则会把PA2选择的功能覆盖掉只留下PB2的，这样就说明它们是不能同时使用的，后面就不会存在引脚冲突的问题了。

接下来就可以配置具体端口功能了。

端口功能配置如下：
1、模式配置为上升沿、下降沿和双边沿触发模式。
2、更据硬件原理图来设置输出上拉或下拉。
3、User Label建议定义一个自己喜欢见名知意的名字，方便写程序时查看和方便使用。

模式配置说明如下：

后面几个事件模式本实验没有用到，这里就不展开描述了。

注意：
为了确保能稳定正确读取到按键的触发电平，这里KEY_UP是需要配置下拉输入。
为了确保能稳定正确读取到按键的触发电平，这里KEY是需要配置上拉输入。

配置EXTI0和EXTI2具体的引脚配置如下图所示：

KEY_UP引脚采取上升沿的触发方式，配置为下拉输入。

KEY引脚采取下降沿的触发方式，配置为上拉输入。

配置完EXTI了之后，就可以进行配置NVIC了，主要设置中断使能、中断分组、中断优先级等信息。如下图所示：

设置后如上图所示：要注意标号2处的抢占优先级选择问题，默认是15的，后面代码需要用到延时消抖，如果选择了默认15的话，优先级是最低的，触发中断后会一直卡死在延时里面而出不来，所以这里需要设置的优先级比外部中断的都要高才行，不然就会让程序出问题的。

一般情况下的程序不建议在中断里面放阻塞函数，比如延时、printf等，避免程序执行出错，而且中断执行需要遵循快进快出的原则，不用过多的嵌套复杂代码。

RCC时钟、调试接口都不用修改，保持默认配置即可。

最终配置的功能如下图所示：

到此，整个工程需要新增的功能就配置完成了，接下来就可以生成代码工程进行代码编写了。

2.2 生成工程代码部分

可以按快捷键ALT+K，或者点击生成图标按钮生成代码工程。

生成后最终会显示下图这样的代码：

可以看到继承了前面的外设功能代码，接着就可以在上面添加自己需要实现的中断控制功能的代码了。

第3章 代码编写

进入main函数后如下图所示：

可以看到有这个stm32f1xx_it.c文件，里面存放了生成中断相关的函数代码，可以双击进去看具体的函数定义。如下图所示:

可以看到有两个中断服务处理函数，接着就发现两个中断处理服务程序都调用了HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数，函数里面的参数是中断所在的引脚号，那么再跳进去HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数里面看具体定义，可以看到下面这个函数的定义情况。如下图所示：

进入之后，可以看到这个中断服务程序先判断中断线的，然后清除中断标志，最后就调用HAL_GPIO_EXTI_Callback()函数。

接着再进去HAL_GPIO_EXTI_Callback()这个函数，发现该函数在库里面是弱定义的，提示需要用户自己重新定义才行。如下图所示：

接着就可以在这个函数里面编写自己的代码了，可以看到这个函数是库提供的，是一个弱定义的函数，说明如果用户没有定义和该函数一样名字的函数，则执行这里面的代码，有检测到定义则执行用户定义的函数功能。

一般情况下都不会直接在这个函数这里面写功能代码的，需要拷贝这个函数到其它地方或其它文件进行编写，具体位置没有强制要求，但一般习惯拷贝到stm32f1xx_it.c里面其它位置进行功能代码编写。

编写完中断处理代码内容如下图所示：

代码片示例如下：

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
 	HAL_Delay(10);         /* 延时消抖 */
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case KEY_UP_Pin :
			if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_PORT, KEY_UP_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_SET)/* KEY_UP按下 */
			{
				HAL_GPIO_TogglePin(BEEP_GPIO_PORT, BEEP_GPIO_PIN);   /* BEEP翻转 */
				break;
			}

		case KEY_Pin :
			if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_PORT, KEY_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_RESET)/* KEY按下 */
			{
				HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN);     /* LED翻转 */
				break;
			}
	}
}
/* USER CODE END 1 */
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中断执行逻辑方式和前面按键查询方式是差不多的，当中断线被触发了之后就执行里面的功能代码。KEY_UP是上升沿触发中断，KEY是下升沿触发中断。

到此，采用中断方式控制BEEP和LED的代码就写完了，编译下载后按下对应的按键就可以看到蜂鸣器和LED翻转情况了。

附加部分
前面学习了按键使用宏定义的方式，那么也可以引入到这里来，可以让代码量看上去少了很多。如下图所示：

代码片示例如下：

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
 	HAL_Delay(10);         /* 延时消抖 */
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case KEY_UP_Pin :
			if(KEY_UP == GPIO_PIN_SET)           /* KEY_UP按下 */
			{
				HAL_GPIO_TogglePin(BEEP_GPIO_PORT, BEEP_GPIO_PIN);/* BEEP翻转 */
				break;
			}
		case KEY_Pin :
			if(KEY == GPIO_PIN_RESET)            /* KEY按下 */
			{
				HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN);/* LED翻转 */
				break;
			}
	}
}
/* USER CODE END 1 */
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要注意，这里使用了相关的外设，则还要把相关头文件引入到这个stm32f1xx_it.c里面才行，不然会报错找不到定义的。如下图所示：

实现这个外部中断的功能就只需要在这个stm32f1xx_it.c文件里面完成代码编写即可，main函数的while里面以及其它所有的文件都不需要再添加写任何的代码了。

到此，整个中断控制的代码就全部写完了。

第4章 实验现象

编译下载代码后，按开发板的KEY_UP按键，可以听到蜂鸣器的状态发生了变化，当再一次按下按键时，蜂鸣器的状态也会翻转。当按下开发板的KEY按键后，可以看到LED灯的状态翻转了，再一次按下时，LED的状态又发生了翻转。当长按按键不松手，则程序会一直保持该执行的状态，能看到这些现象之后则说明这个代码编写逻辑是没有问题的。

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总结

这个外部中断的内容不是特别难理解，代码逻辑和按键实验的差不多，当检测到IO的电平发生变化时，即可触发外部中断，进而执行中断服务函数。重点是理解中断线和回调函数的使用问题。

中断执行流程：
按键按下 > 检测到边沿信号从而触发外部中断线 > 跳转到中断服务程序执行该中断 > 最后进行执行中断回调函数。

注意事项：
1)STM32所有IO都支持外部中断功能，但是不同的端口(PORTA ~ PORTC)相同的PIN(PIN0 ~ PIN15)引脚就不能同时使用外部中断。

2)前面判断中断线时，在case里面用了if判断，这个是用于确认按键按下的，目的是为了更准确的判断该中断是否真正的被触发，如果不要这个if判断也是没有问题的，想要程序执行稳定，建议加上的。