嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用第4章外部中斷1中斷基本概念2STM32外部中斷3EXTI應(yīng)用實(shí)例45課后作業(yè)本章總結(jié)HAL_GPIO_ReadPinHAL_GPIO_TogglePinHAL_GPIO_WritePin中斷概念本節(jié)小結(jié)4.1中斷基本概念中斷概念1.中斷中斷：MCU執(zhí)行主程序時(shí)，出現(xiàn)了某些意外或緊急事件，需要MCU緊急處理，此時(shí)主程序被打斷，MCU轉(zhuǎn)而處理緊急事件，處理完畢后再返回繼續(xù)執(zhí)行主程序的過(guò)程。中斷服務(wù)程序通常為一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)實(shí)現(xiàn)緊急事件處理功能。中斷源16+67斷點(diǎn)程序指針：指向當(dāng)前主程序運(yùn)行指令的下一條指令中斷概念1.中斷中斷中斷處理刻不容緩大局意識(shí)中斷概念2.中斷向量

中斷服務(wù)程序在內(nèi)存中的入口地址稱為中斷向量，把系統(tǒng)中所有中斷向量集中起來(lái)放到存儲(chǔ)器的某一區(qū)域內(nèi)，這個(gè)存儲(chǔ)中斷向量的存儲(chǔ)區(qū)域稱為中斷向量表。3.嵌套向量中斷控制器嵌套向量中斷控制器（NVIC，NestedVectoredInterruptController）是STM32中斷系統(tǒng)的核心，其作用是為所有中斷提供優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。中斷概念4.中斷優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)表示中斷的重要程度，STM32具有兩類優(yōu)先級(jí)，即搶占優(yōu)先級(jí)（preemptionpriority）和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)（subpriority），可通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（NVIC_IPR）進(jìn)行分組配置。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器采用8位表示優(yōu)先級(jí)，理論上可以配置256個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，實(shí)際上STM32只用了高4位，并可通過(guò)編程將這4位分組為搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)。中斷優(yōu)先級(jí)用數(shù)字表示，數(shù)字越小，優(yōu)先級(jí)越高，中斷分組默認(rèn)配置為第4組。判斷中斷優(yōu)先級(jí)時(shí)先判斷搶占優(yōu)先級(jí)，搶占優(yōu)先級(jí)高，則該中斷優(yōu)先級(jí)高。如果搶占優(yōu)先級(jí)相同，則根據(jù)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)判斷，如果響應(yīng)優(yōu)先級(jí)也相同，則根據(jù)中斷通道向量地址判斷。中斷概念4.中斷優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)分組搶占優(yōu)先級(jí)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)第0組：NVIC_PriorityGroup_0無(wú)4位/16級(jí)（0~15）第1組：NVIC_PriorityGroup_11位/2級(jí)（0~1）3位/8級(jí)（0~7）第2組：NVIC_PriorityGroup_22位/4級(jí)（0~3）2位/4級(jí)（0~3）第3組：NVIC_PriorityGroup_33位/8級(jí)（0~7）1位/2級(jí)（0~1）第4組：NVIC_PriorityGroup_44位/16級(jí)（0~15）無(wú)中斷概念5.中斷執(zhí)行順序

多個(gè)中斷發(fā)生時(shí)，MCU根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)確定中斷執(zhí)行順序，中斷執(zhí)行遵循如下規(guī)則：

（1）允許中斷嵌套，即優(yōu)先執(zhí)行搶占優(yōu)先級(jí)高的中斷。如執(zhí)行中斷A時(shí)，發(fā)生了搶占優(yōu)先級(jí)更高的中斷B，則暫停中斷A處理過(guò)程轉(zhuǎn)去處理中斷B，處理完中斷B后再繼續(xù)處理中斷A，這個(gè)過(guò)程稱為中斷嵌套。

中斷嵌套只與搶占優(yōu)先級(jí)有關(guān)，搶占優(yōu)先級(jí)不同，才能發(fā)生中斷嵌套。

（2）當(dāng)搶占優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，根據(jù)中斷發(fā)生順序執(zhí)行，哪個(gè)中斷先發(fā)生，則先執(zhí)行哪個(gè)中斷，如果幾個(gè)搶占優(yōu)先級(jí)相同的中斷同時(shí)發(fā)生，則優(yōu)先執(zhí)行響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高的中斷。中斷概念5.中斷執(zhí)行順序有三個(gè)中斷A、B、C和D，搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)分別為（3,1）、（2,2）、（1,3）和（2,3），則根據(jù)中斷發(fā)生順序有以下幾種執(zhí)行情況：（1）當(dāng)4個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，中斷執(zhí)行順序?yàn)镃、B、D、A。（2）執(zhí)行中斷A時(shí)，發(fā)生了中斷B，由于中斷B的搶占優(yōu)先級(jí)更高，因此可以打斷中斷A，即發(fā)生中斷嵌套。（3）執(zhí)行中斷B時(shí)，發(fā)生了中斷D，由于中斷B和中斷D的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)相同，不會(huì)產(chǎn)生嵌套，中斷B執(zhí)行完后，再執(zhí)行中斷D。如果中斷B和中斷D同時(shí)發(fā)生，由于中斷B的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)更高，因此先執(zhí)行中斷B。本節(jié)小結(jié)理解中斷概念；掌握中斷優(yōu)先級(jí)分組；理解中斷執(zhí)行順序。EXTI主要特征EXTI內(nèi)部電路4.2STM32外部中斷EXTI應(yīng)用步驟本節(jié)小結(jié)4.2.1EXTI主要特征STM32外部中斷是通常指引腳電平變化引起的中斷，由NVIC和外部中斷事件控制器（EXTI,ExtendedInterruptsandEventsController）控制。EXTI負(fù)責(zé)管理所有的外部中斷和內(nèi)部異步事件，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。STM32外部中斷的主要特征如下：（1）可產(chǎn)生最多39和事件/中斷請(qǐng)求，包括25個(gè)可配置中斷和14個(gè)直接中斷；（2）每個(gè)事件/中斷具有獨(dú)立的屏蔽控制；（3）可配置中斷包括IO引腳中斷和部分其它外設(shè)中斷，支持上升沿或下降沿觸發(fā)，并且具有專用的狀態(tài)位用于指示中斷源。（4）直接中斷主要是部分外設(shè)產(chǎn)生的喚醒事件，用于喚醒設(shè)備，其狀態(tài)標(biāo)志由相應(yīng)外設(shè)提供。（5）所有中斷可通過(guò)軟件進(jìn)行模擬。4.2.2EXTI內(nèi)部電路4.2.2EXTI內(nèi)部電路EXTI之所有能夠?qū)崿F(xiàn)中斷控制，是因?yàn)槠渚哂袊?yán)謹(jǐn)合理的硬件電路，以STM32L4系列為例，其EXTI內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，主要由邊沿檢測(cè)電路、下降沿觸發(fā)選擇寄存器、上升沿觸發(fā)選擇寄存器、中斷屏蔽寄存器、掛起請(qǐng)求寄存器等構(gòu)成。下面以GPIO中斷為例講解其工作原理，欲產(chǎn)生GPIO中斷，首先應(yīng)配置下降沿觸發(fā)選擇寄存器或（和）上升沿觸發(fā)選擇寄存器，當(dāng)其相應(yīng)位配置為1時(shí)，邊沿檢測(cè)電路即可檢測(cè)到電平變化；然后配置中斷屏蔽寄存器相應(yīng)位為1，當(dāng)邊沿檢測(cè)電路檢測(cè)到電平變化時(shí)，即可將掛起請(qǐng)求寄存器相應(yīng)位置1，進(jìn)而引發(fā)中斷，CPU響應(yīng)該中斷后即可執(zhí)行響應(yīng)的中斷服務(wù)程序。綜上所述，中斷提供了一個(gè)完全由硬件自動(dòng)完成的程序執(zhí)行通道，不要軟件的參與，降低了CPU的負(fù)荷，提高了響應(yīng)速度，是利用硬件提升MCU處理事件能力的有效方法。4.2.3EXTI應(yīng)用步驟EXTI是最常用的功能之一，主要用于開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)，采用STM32CubeIDE進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，EXTI的配置主要包括引腳功能選擇、工作模式詳細(xì)配置、NVIC設(shè)置和中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)四大步驟。1.引腳功能選擇以引腳PC0為例，首先選中PC0，然后設(shè)置其為GPIO_EXTI0。2.工作模式詳細(xì)配置4.2.3EXTI應(yīng)用步驟EXTI是最常用的功能之一，主要用于開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)，采用STM32CubeIDE進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，EXTI的配置主要包括引腳功能選擇、工作模式詳細(xì)配置、NVIC設(shè)置和中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)四大步驟。3.NVIC設(shè)置4.中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){ /*判斷引腳*/ if(GPIO_Pin==User_Label) { /*具體功能實(shí)現(xiàn)*/ }}本節(jié)小結(jié)1.理解EXTI內(nèi)部電路原理；2.掌握EXTI應(yīng)用步驟。按鍵控制LED本節(jié)小結(jié)4.3應(yīng)用實(shí)例按鍵控制LED1.電路原理及需求分析采用按鍵控制LED，按鍵和LED相關(guān)電路原理圖如圖所示，按鍵一段接高電平，另一端經(jīng)限流電阻接GPIO引腳，下方電容和電阻構(gòu)成硬件消抖電路，按鍵松開(kāi)時(shí)讀取引腳為低電平，按鍵按下時(shí)讀取引腳為高電平。按鍵控制LED1.電路原理及需求分析（1）LED1（PA0）用于指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，上電或復(fù)位后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化完成后，LED1先以0.5s的間隔閃爍3次，然后進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，LED1以1s的間隔閃爍。（2）按鍵K1通過(guò)輪詢的方式控制LED2，每按一次K1，LED2狀態(tài)發(fā)生一次改變。（3）按鍵K2通過(guò)外部中斷的方式控制LED2，每按一次K1，LED2狀態(tài)發(fā)生一次改變。按鍵控制LED2.實(shí)現(xiàn)過(guò)程（1）創(chuàng)建工程及最小系統(tǒng)配置。（2）引腳功能配置。（3）編程實(shí)現(xiàn)工程。main.c/*USERCODEBEGIN4*/

/*外部中斷回調(diào)函數(shù)*/voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){ if(GPIO_Pin==K2_Pin) { HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin);