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STM32中断

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2023-06-26 / 0 评论 / 0 点赞 / 142 阅读 / 1,550 字 / 正在检测是否收录...

参考视频:【正点原子】手把手教你学STM32 HAL库开发全集

1. 中断的定义

打断CPU执行正常的程序,转而处理紧急程序,然后返回原暂停的程序继续运行,就叫中断

1.1 中断的作用和意义

  1. 实时控制:在确定时间内对相应事件作出响应,如:温度报警
  2. 故障处理:检测到故障,需要第一时间处理
  3. 数据传输:不确定数据何时会来,如:串口数据接收

中断的意义: 高效处理紧急程序,不会一直占用CPU资源

1.2 STM32 GPIO外部中断简图

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2. NVIC (向量中断控制器)

2.1 NVIC基本概念

  • Nested vectored interrupt controller,嵌套向量中断控制器,属于内核(M3/4/7)
  • NVIC支持:256个中断(16内核 + 240外部),支持:256个优先级,允许裁剪!

图片-1687769303534

中断向量表定义

  • 定义一块固定的内存,以4字节对齐,存放各个中断服务函数程序的首地址
  • 中断向量表定义在启动文件,当发生中断,CPU会自动执行对应的中断服务函数

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2.2 NVIC相关寄存器介绍

图片-1687769924095

NVIC工作原理

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2.4 STM32中断优先级基本概念

  1. 抢占优先级(pre):高抢占优先级可以打断正在执行的低抢占优先级中断
  2. 响应优先级(sub):当抢占优先级相同时,响应优先级高的先执行,但是不能互相打断
  3. 抢占和响应都相同的情况下,自然优先级越高的,先执行
  4. 自然优先级:中断向量表的优先级
  5. 数值越小,表示优先级越高

2.5 STM32中断优先级分组

图片-1687792716225

一个工程中,一般只设置一次中断优先级分组

2.6 STM32 NVIC的使用

  1. 设置中断分组:AIRCR[10:8],HAL_NVIC_SetPriorityGrouping
  2. 设置中断优先级:IPRx bit[7:4],HAL_NVIC_SetPriority
  3. 使能中断:ISERx,HAL_NVIC_EnableIRQ

3. EXIT 外部(扩展)中断事件控制器

3.1 EXTI基本概念

  • External(Extended) interrupt/event Controller,外部(扩展)中断事件控制器
  • 包含20个产生事件/中断请求的边沿检测器,即总共:20条EXTI线(F1)

中断和事件的理解:

  • 中断:要进入NVIC,有相应的中断服务函数,需要CPU处理
  • 事件:不进入NVIC,仅用于内部硬件自动控制的,如:TIM、DMA、ADC

EXTI支持的外部中断/事件请求

图片-1687835708909

3.2 EXTI主要特性

F1/F4/F7系列

  • 每条EXTI线都可以单独配置:选择类型(中断或者事件)、触发方式(上升沿,下降沿或者双边沿触发)、支持软件触发、开启/屏蔽、有挂起状态位

H7系列

  • 由其它外设对 EXTI 产生的事件分为可配置事件和直接事件。
  • 可配置事件:简单概括,基本和F1/F4/F7系列类似
  • 直接事件:固定上升沿触发、不支持软件触发、无挂起状态位(由其它外设提供)

3.3 EXTI工作原理

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  • ① 边沿检测
  • ② 软件触发
  • ③ 中断屏蔽/清除
  • ④ 事件屏蔽

了解寄存器:

  1. EXTI_FTSR
  2. EXTI_RTSR
  3. EXTI_IMR
  4. EXTI_PR

4. EXTI和IO映射关系

4.1 AFIO简介(F1)

  • Alternate Function IO,即复用功能IO,主要用于重映射和外部中断映射配置
  1. 调试IO配置:AFIO_MAPR[26:24],配置JTAG/SWD的开关状态
  2. 重映射配置:AFIO_MAPR,部分外设IO重映射配置
  3. 外部中断配置:AFIO_EXTICR14,配置EXTI中断线015对应具体哪个IO口

特别注意:配置AFIO寄存器之前要使能AFIO时钟,方法如下:
__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE(); 对应RCC_APB2ENR寄存器 位0

4.2 SYSCFG简介(F4/F7/H7)

  • System configuration controller,即系统配置控制器,用于外部中断映射配置等
  • 外部中断配置:SYSCFG_EXTICR14,配置EXTI中断线015对应具体哪个IO口

特别注意:配置SYSCFG寄存器之前要使能SYSCFG时钟,方法如下:
__HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();

4.3 EXTI 与 IO对应关系

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5. 如何使用中断

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STM32 EXTI的配置步骤(外部中断)

  1. 使能GPIO时钟

  2. 设置GPIO输入模式
    上/下拉/浮空输入
    注意:步骤2 - 5使用HAL_GPIO_Init一步到位

  3. 使能AFIO/SYSCFG时钟
    设置AFIO/SYSCFG时钟开启寄存器

  4. 设置EXTI和IO对应关系
    选择PA~PK到底哪组IO对应EXTI输入线,AFIO_EXTICR/ SYSCFG_EXTICR

  5. 设置EXTI屏蔽,上/下沿
    设置EXTI对应通道的屏蔽和上升沿/下降沿触发,IMR、 RTSR/FTSR

  6. 设置NVIC

    • 设置中断分组:使用:HAL_NVIC_SetPriorityGrouping,此函数仅需设置一次
    • 设置中断优先级使用: HAL_NVIC_SetPriority
    • 使能中断使用: HAL_NVIC_EnableIRQ
  7. 设计中断服务函数
    编写:EXTIx_IRQHandler,中断服务函数,清中断标志

STM32仅有:EXTI0~4(五个)、EXTI9_5(共用一个)、EXTI15_10(共用一个),7个外部中断服务函数

6. 通用外设驱动模型(四步法)

  1. 初始化 :时钟设置、参数设置、IO设置、中断设置(开中断、设NVIC)
  2. 读函数(可选):从外设读取数据(可选)
  3. 写函数(可选):往外设写入数据(可选)
  4. 中断服务函数(可选):根据中断标志,处理外设各种中断事务(可选)

中断中使用了1和4

7. HAL库中断回调处理机制介绍

HAL库的中断回调处理异常复杂,大家知道大概原理即可,看需要的部分即可

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