項(xiàng)目4

中斷線方式LED狀態(tài)控制設(shè)計(jì)【知識(shí)目標(biāo)】掌握STM32F407ZGT6單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)和中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)；掌握CMSIS中斷向量定義、中斷響應(yīng)函數(shù)的定義；掌握STM32F407ZGT6單片機(jī)外部中斷線的結(jié)構(gòu)功能；了解標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件中斷函數(shù)功能?！灸芰δ繕?biāo)】掌握中斷向量的優(yōu)先級(jí)分組和中斷向量的優(yōu)先級(jí)配置；掌握中斷向量程序的設(shè)計(jì)過(guò)程與設(shè)計(jì)規(guī)范。使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)配置外部中斷線功能。【素質(zhì)目標(biāo)】培養(yǎng)規(guī)范化程序設(shè)計(jì)習(xí)慣；培養(yǎng)分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)閱讀設(shè)計(jì)文檔資料的能力。項(xiàng)目4中斷線方式LED狀態(tài)控制設(shè)計(jì)任務(wù)4.1STM32F407ZGT6中斷向量與優(yōu)先級(jí)任務(wù)4.2STM32F407ZGT6單片機(jī)的外部中斷任務(wù)4.3基于外部中斷線的按鍵功能設(shè)計(jì)任務(wù)4.1認(rèn)識(shí)STM32F407ZGT6中斷向量與優(yōu)先級(jí)1.STM32單片機(jī)中斷介紹2.STM32單片機(jī)的中斷管理3.STM32單片機(jī)的NVIC寄存器

while(1){delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1){delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1){delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1){delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1){delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1){delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1)//主程序任務(wù){(diào)delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }

****_Handler

//中斷任務(wù){(diào)

irq();

}1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1)//主程序任務(wù){(diào)delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }

****_Handler

//中斷任務(wù){(diào)

irq();

}1.STM32單片機(jī)中斷介紹

while(1)//主程序任務(wù){(diào)delay_ms(10);WK_UP_Scan_Treate_Function(); KEY1_Scan_Treate_Function();KEY2_Scan_Treate_Function();KEY3_Scan_Treate_Function(); }

****_Handler

//中斷任務(wù){(diào)

irq();

}1.STM32單片機(jī)中斷介紹1.STM32單片機(jī)中斷介紹程序①指令n指令n+1程序①中斷源中斷請(qǐng)求中斷服務(wù)程序（程序②）中斷技術(shù)解決快速處理器與慢速外圍元器件之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)快速處理器與慢速外圍元器件的并行工作；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)程序的響應(yīng)等級(jí)而靈活規(guī)劃設(shè)計(jì)任務(wù)；單片機(jī)響應(yīng)中斷的流程：（1）外設(shè)向處理器發(fā)出中斷處理請(qǐng)求,處理器確認(rèn)收到的中斷請(qǐng)求；（2）處理器暫停當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，保存當(dāng)前正在執(zhí)行任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，將參數(shù)堆棧，保存正在執(zhí)行的任務(wù)的程序位置；（3）處理器執(zhí)行外設(shè)的中斷服務(wù)程序；（4）處理器恢復(fù)原來(lái)暫停執(zhí)行的任務(wù)，從堆棧區(qū)域出?；謴?fù)保存的參數(shù)值，繼續(xù)執(zhí)行之前暫停的任務(wù)；Cortex-M4中斷支持256個(gè)中斷，包含16個(gè)內(nèi)核中斷與240個(gè)外部(相對(duì)于內(nèi)核)可屏蔽中斷；具有可編程的256級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置。內(nèi)核中斷：不能被打斷，不能設(shè)置優(yōu)先級(jí)（即優(yōu)先級(jí)凌駕于外部中斷只上）。

常見(jiàn)的內(nèi)核中斷有：復(fù)位（Reset）、不可屏蔽中斷（NMI）、硬錯(cuò)誤（HardFault）等。STM32F407ZGT6中斷僅支持92個(gè)中斷，包含10個(gè)內(nèi)核中斷與82個(gè)外部(相對(duì)于內(nèi)核)可屏蔽中斷；具有可編程的16級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置。startup_stm32f40_41xxx.s中列出中斷向量處理函數(shù)名稱DCDReset_Handler;ResetHandlerDCDNMI_Handler;NMIHandlerDCDHardFault_Handler;HardFaultHandlerDCDMemManage_Handler;MPUFaultHandlerDCDBusFault_Handler;BusFaultHandlerDCDUsageFault_Handler;UsageFaultHandlerDCD0;ReservedDCD0;ReservedDCD0;ReservedDCD0;ReservedDCDSVC_Handler;SVCallHandlerDCDDebugMon_Handler;DebugMonitorHandlerDCD0;ReservedDCDPendSV_Handler;PendSVHandlerDCDSysTick_Handler;SysTickHandler……DCDHASH_RNG_IRQHandler;HashandRngDCDFPU_IRQHandler;FPUstm32f4xx.h中對(duì)具體向量名稱進(jìn)行了定義typedefenumIRQn{/*******Cortex-M4ProcessorExceptionsNumbers******************************************/NonMaskableInt_IRQn=-14,/*!<2NonMaskableInterrupt*/MemoryManagement_IRQn=-12,/*!<4Cortex-M4MemoryManagementInterrupt*/BusFault_IRQn=-11,/*!<5Cortex-M4BusFaultInterrupt*/UsageFault_IRQn=-10,/*!<6Cortex-M4UsageFaultInterrupt*/SVCall_IRQn=-5,/*!<11Cortex-M4SVCallInterrupt*/DebugMonitor_IRQn=-4,/*!<12Cortex-M4DebugMonitorInterrupt*/PendSV_IRQn=-2,/*!<14Cortex-M4PendSVInterrupt*/SysTick_IRQn=-1,/*!<15Cortex-M4SystemTickInterrupt*//******STM32specificInterruptumbers*****************************************************/WWDG_IRQn=0,/*!<WindowWatchDogInterrupt*/……}IRQn_Type;常用的基本中斷控制CMSIS-Core函數(shù)函數(shù)用法voidNVICEnableIRQ(IRQn_TypeIRQn)使能外部中斷voidNVIC_DisableIRQ(IRQn_TypeIRQn)禁止外部中斷voidNVIC_SetPriority(IRQn_TypeIRQn,uint32_tpriority)設(shè)置中斷的優(yōu)先級(jí)void__enable_irq(void)清除PRIMASK使能中斷void__disable_irq(void)設(shè)置PRIMASK禁止所有中斷voidNVIC_SetPriorityGrouping(uint32_tPriorityGroup)設(shè)置優(yōu)先級(jí)分組配置2.STM32單片機(jī)的中斷管理在使用任何一個(gè)中斷之前需要：設(shè)置當(dāng)前的單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)所需中斷的優(yōu)先級(jí)；使能外設(shè)中的可以觸發(fā)中斷的中斷產(chǎn)生控制；使能NVIC中的中斷；STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置STM32單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)可分為搶占優(yōu)先級(jí)（PreemptionPriority）和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)（SubPriority）兩種，設(shè)定數(shù)字越小，優(yōu)先級(jí)越高；

搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)的設(shè)定共用4個(gè)比特位設(shè)置，如何選擇搶占優(yōu)先級(jí)、響應(yīng)優(yōu)先級(jí)的方案由編程者選擇；（1）STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)分組設(shè)置舉例：一個(gè)學(xué)校最多招收16個(gè)學(xué)員，如何平均的給學(xué)生分班？方案0：16個(gè)學(xué)生都在一個(gè)班級(jí)里，用4位二進(jìn)制數(shù)表示學(xué)生的學(xué)號(hào)，學(xué)號(hào)范圍0-15，班級(jí)的編號(hào)：無(wú)。同學(xué)之間的身份只有學(xué)號(hào)的不同，沒(méi)有班級(jí)的不同。

每個(gè)同學(xué)代表了中斷向量（用4位二進(jìn)制數(shù)設(shè)置搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)），班級(jí)代表了中斷向量的搶占優(yōu)先級(jí)，學(xué)號(hào)代表了響應(yīng)優(yōu)先級(jí)（1）STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)分組設(shè)置舉例：一個(gè)學(xué)校最多招收16個(gè)學(xué)員，如何平均的給學(xué)生分班？方案1：16個(gè)學(xué)生分在兩個(gè)班級(jí)里，用1位二進(jìn)制數(shù)表示班級(jí)的編號(hào)，用3位二進(jìn)制數(shù)表示學(xué)號(hào)的編號(hào)。學(xué)號(hào)范圍0-7，班級(jí)的編號(hào)：0,1。

同學(xué)之間的身份既有有學(xué)號(hào)的不同，也有班級(jí)的不同，班級(jí)學(xué)號(hào)低的同學(xué)優(yōu)先級(jí)高于班級(jí)號(hào)高班級(jí)學(xué)號(hào)高的同學(xué)。（1）STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)分組設(shè)置舉例：一個(gè)學(xué)校最多招收16個(gè)學(xué)員，如何平均的給學(xué)生分班？方案2：16個(gè)學(xué)生分在四個(gè)班級(jí)里，用2位二進(jìn)制數(shù)表示班級(jí)的編號(hào)，用2位二進(jìn)制數(shù)表示學(xué)號(hào)的編號(hào)。學(xué)號(hào)范圍0、1、2、3，班級(jí)的編號(hào)：0、1、2、3。

同學(xué)之間的身份既有有學(xué)號(hào)的不同，也有班級(jí)的不同，班級(jí)學(xué)號(hào)低的同學(xué)優(yōu)先級(jí)高于班級(jí)號(hào)高班級(jí)學(xué)號(hào)高的同學(xué)。（1）STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)分組設(shè)置舉例：一個(gè)學(xué)校最多招收16個(gè)學(xué)員，如何平均的給學(xué)生分班？方案3：16個(gè)學(xué)生分在八個(gè)班級(jí)里，用3位二進(jìn)制數(shù)表示班級(jí)的編號(hào)，用一位二進(jìn)制數(shù)表示學(xué)號(hào)的編號(hào)。學(xué)號(hào)范圍0、1，班級(jí)的編號(hào)：0-7。

同學(xué)之間的身份既有有學(xué)號(hào)的不同，也有班級(jí)的不同，班級(jí)學(xué)號(hào)低的同學(xué)優(yōu)先級(jí)高于班級(jí)號(hào)高班級(jí)學(xué)號(hào)高的同學(xué)。（1）STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)分組設(shè)置舉例：一個(gè)學(xué)校最多招收16個(gè)學(xué)員，如何平均的給學(xué)生分班？方案4：16個(gè)學(xué)生分在十六個(gè)班級(jí)里，用4位二進(jìn)制數(shù)表示班級(jí)的編號(hào)，學(xué)號(hào)范圍：無(wú)，班級(jí)的編號(hào)：0-15。

同學(xué)之間的身份只有班級(jí)的不同，無(wú)學(xué)號(hào)身份。中斷搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)分組方式搶占優(yōu)先級(jí)位數(shù)搶占優(yōu)先級(jí)選擇數(shù)搶占優(yōu)先級(jí)可設(shè)置數(shù)值響應(yīng)優(yōu)先級(jí)選擇位數(shù)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)選擇數(shù)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)可設(shè)置數(shù)值方式001—4160-15方式1120-1380-7方式2240-3240-3方式3380-7120-1方式44160-1501—STM32F4的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置STM32單片機(jī)的NVIC（嵌套向量中斷控制器）寄存器地址寄存器CMSIS-Core符號(hào)功能0xE000E100~0xE000E11C中斷設(shè)置使能寄存器NVIC->ISER[0]~NVIC->ISER[7]寫1設(shè)置使能，寫0無(wú)效，讀取值表示當(dāng)前使能狀態(tài)，每個(gè)存器對(duì)應(yīng)32個(gè)中斷向量，ISER[0]對(duì)應(yīng)中斷0-31，ISER[1]對(duì)應(yīng)中斷32-63，……；0xE000E180~0xE000E19C中斷清除使能寄存器NVIC->ICER[0]~NVIC->ICER[7]寫1清除使能，寫0無(wú)效，讀取值表示當(dāng)前使能狀態(tài)，每個(gè)存器對(duì)應(yīng)32個(gè)中斷向量，ICER[0]對(duì)應(yīng)中斷0-31，ICER[1]對(duì)應(yīng)中斷32-63，……；0xE000E200~0xE000E21C中斷設(shè)置掛起寄存器NVIC->ISPR[0]~NVIC->ISPR[7]寫1設(shè)置掛起狀態(tài),寫0無(wú)效，讀取值表示當(dāng)前狀態(tài)，每個(gè)存器對(duì)應(yīng)32個(gè)中斷向量，ISPR[0]對(duì)應(yīng)中斷0-31，ISPR[1]對(duì)應(yīng)中斷32-63，……；0xE000E280~0xE000E29C中斷清除掛起寄存器NVIC->ICPR[0]~NVIC->ICPR[7]寫1清除掛起狀態(tài),寫0無(wú)效，讀取值表示當(dāng)前狀態(tài)，每個(gè)存器對(duì)應(yīng)32個(gè)中斷向量，ICPR[0]對(duì)應(yīng)中斷0-31，ICPR[1]對(duì)應(yīng)中斷32-63，……；0xE000E300~0xE000E31C中斷活躍位寄存器NVIC->IABR[0]~NVIC->IABR[7]活躍狀態(tài)位，當(dāng)處理器執(zhí)行中斷響應(yīng)程序時(shí)，對(duì)應(yīng)的位為1，中斷返回后對(duì)應(yīng)位為0，IABR[0]對(duì)應(yīng)中斷0-31，IABR[1]對(duì)應(yīng)中斷32-63，……；0xE000E400~0xE000E4EF中斷優(yōu)先級(jí)寄存器NVIC->IP[0]~NVIC->IP[239]每個(gè)中斷的中斷優(yōu)先級(jí)(8位寬度),STM32單片機(jī)僅使用高4位來(lái)設(shè)置搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，IP[0]與中斷0對(duì)應(yīng)，IP[1]與中斷1對(duì)應(yīng)，……；0xE000EF00軟件觸發(fā)中斷寄存器NVIC->STIR寫對(duì)應(yīng)的中斷編號(hào)值到該寄存器則相應(yīng)編號(hào)的中斷處于掛起狀態(tài)任務(wù)4.2

了解STM32F407ZGT6單片機(jī)的外部中斷1.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線結(jié)構(gòu)2.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線寄存器STM32F4單片機(jī)的外部中斷/事件控制器包含多達(dá)23個(gè)用于產(chǎn)生事件/中斷請(qǐng)求的邊沿檢測(cè)器；外部的中斷線共有23條中斷線，EXTI16~EXTI22為專用中斷線，EXTI0~EXTI15與各個(gè)端口相對(duì)應(yīng)；1.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線結(jié)構(gòu)1.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線結(jié)構(gòu)EXTI0~EXTI15與各個(gè)端口相對(duì)應(yīng)1.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線結(jié)構(gòu)EXTI0~EXTI15與各個(gè)端口相對(duì)應(yīng)1.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線結(jié)構(gòu)EXTI0~EXTI15與各個(gè)端口相對(duì)應(yīng)1.STM32F407ZGT6單片機(jī)中斷線結(jié)構(gòu)EXTI線16連接到PVD輸出EXTI線17連接到RTC鬧鐘事件EXTI線18連接到USBOTGFS喚醒事件

EXTI線19連接到以太網(wǎng)喚醒事件EXTI線20連接到USBOTGHS（在FS中配置）喚醒事件

EXTI線21連接到RTC入侵和時(shí)間戳事件EXTI線22連接到RTC喚醒事件中斷線的功能:外部中斷線的電平變化可以產(chǎn)生中斷申請(qǐng)；可以設(shè)置為下降沿申請(qǐng)、上升沿申請(qǐng)、下降和上升沿都申請(qǐng)中斷；可以設(shè)置外部的輸入信號(hào)源，信號(hào)變化能夠被處理器及時(shí)響應(yīng)；2.STM32F4單片機(jī)中斷線寄存器1）中斷屏蔽寄存器(EXTI_IMR)設(shè)置為0則屏蔽中斷，為1則啟動(dòng)中斷，復(fù)位后屏蔽全部中斷線2）事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)設(shè)置為0則屏蔽事件，為1則啟動(dòng)事件，復(fù)位后屏蔽全部事件2.STM32F4單片機(jī)中斷線寄存器3）上升沿觸發(fā)選擇寄存器(EXTI_RTSR)

用于設(shè)置外部中斷線是否選擇上升沿觸發(fā)中斷申請(qǐng)，當(dāng)被設(shè)置為1則對(duì)應(yīng)的中斷線上電平信號(hào)出現(xiàn)上升沿時(shí)觸發(fā)中斷申請(qǐng)2.STM32F4單片機(jī)中斷線寄存器4）下降沿觸發(fā)選擇寄存器(EXTI_FTSR)

用于設(shè)置外部中斷線是否選擇下降沿觸發(fā)中斷申請(qǐng)，當(dāng)被設(shè)置為1則對(duì)應(yīng)的中斷線上電平信號(hào)出現(xiàn)下降沿時(shí)觸發(fā)中斷申請(qǐng)2.STM32F4單片機(jī)中斷線寄存器5）軟件中斷事件寄存器(EXTI_SWIER)

中斷線觸發(fā)位被置1后，如果在EXTI_IMR和EXTI_EMR中允許產(chǎn)生該中斷，則產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。通過(guò)清除EXTI_PR寄存器中斷線的對(duì)應(yīng)位（寫入“1”），可以將此寄存器對(duì)應(yīng)的觸發(fā)位清0。2.STM32F4單片機(jī)中斷線寄存器6）中斷掛起寄存器(EXTI_PR)

當(dāng)在外部某個(gè)中斷線上發(fā)生了選擇邊沿觸發(fā)事件后，對(duì)應(yīng)的中斷線的中斷掛起位被置“1”，如果中斷沒(méi)有被屏蔽則向處理器發(fā)出中斷請(qǐng)求。對(duì)掛起位中寫入“1”可以使掛起位清0，對(duì)掛起位寫入0無(wú)效。2.STM32F4單片機(jī)中斷線寄存器3.外部中斷線的STD標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)接口函數(shù)

stm32f4xx_exti.cstm32f4xx_exti.h任務(wù)4.3

基于外部中斷線的按鍵功能設(shè)計(jì)1.四個(gè)按鍵組成的外部中斷線結(jié)構(gòu)2.外部中斷線程序設(shè)計(jì)任務(wù)4.3

基于外部中斷線的按鍵功能設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)任務(wù)】以WK_UP、KEY1、KEY2、KEY3按鍵端口作為外部中斷線的輸入端口WK_UP每按下一次LED1的狀態(tài)取反一次，KEY1每按下一次LED2的狀態(tài)取反一次，KEY2每按下一次LED3的狀態(tài)取反一次，KEY3每按下一次LED4的狀態(tài)取反一次。1.四個(gè)按鍵組成的外部中斷線結(jié)構(gòu)WK_UP——PA0KEY3——PE2KEY2——PE3KEY1——PE42.外部中斷線程序設(shè)計(jì)采用STD庫(kù)函數(shù)進(jìn)行外部中斷線功能程序設(shè)計(jì)，主要包括如下步驟：1）調(diào)用misc.c庫(kù)文件中的NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_tNVIC_PriorityGroup)函數(shù)，設(shè)置當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境下中斷優(yōu)先級(jí)的搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)的工作方式。2）調(diào)用stm32f4xx_rcc.c庫(kù)文件中的時(shí)鐘設(shè)置函數(shù)RCC_AHB1PeriphClockCmd(uint32_tRCC_AHB1Periph,FunctionalStateNewState)開(kāi)啟中斷線所在引腳的時(shí)鐘，使用RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE)開(kāi)啟配置時(shí)鐘功能。3)調(diào)用stm32f4xx_gpio.c庫(kù)文件中的GPIO_Init(GPIO_TypeDef*GPIOx,GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruc