STM32——中断系统和外部中断EXTI

一、中断

1.1中断系统

中断系统是管理和执行中断的逻辑结构；

1.2中断

系统在执行主程序过程中，出现了特定的触发条件（触发源），系统停止执行当前程序，转而去执行中断程序，执行完毕后，返回至暂停的地方继续执行；

中断产生前，会对现场进行保护，中断结束后，会对现场进行恢复；

例如：串口通信时接收到一个信息，产生中断，触发DMA将数据转运走；

定时器定时中断，触发ADC测量等；

1.3中断优先级

当多个中断源同时申请中断时，CPU根据中断源的轻重缓急，优先执行优先级高的；

1.4中断嵌套

当一个中断程序正在允许时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停执行当前中断程序，转而去执行新的中断程序，执行完毕后依次返回；

二、NVIC

2.1NVIC

在STM32中有很多可屏蔽的中断通道，使用NVIC，嵌套中断向量控制器统一管理，每一个通道有16个编程的优先级，通过对其进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级；

2.2抢占优先级和响应优先级

在STM32中有16位的优先级寄存器，通过配置其中4位设置，高N位配置抢占优先级，低N-4位配置响应优先级；

抢占优先级可以执行中断嵌套；

响应优先级可以优先排队；

2.3中断向量表

中断函数执行地址是由编码器在随机分配的是不固定的；

但是由于硬件的限制，中断只能跳转到固定的位置，为了使中断可以跳转到随机的位置，定义一个地址列表，列表的地址是固定的，当产生中断时，跳转到固定地址，再有编码器和跳转到中断函数的代码，就可以实现跳转到任何的位置，这个地址列表就是中断向量表；

中断向量表排行越低，优先级越高；

产生中断后，自动执行中断函数；

三、外部中断

EXTI是众多能产生中断的外设之一；

EXTI外部中断，可以监控指定引脚的电平跳变，当引脚出现引脚跳变时，立刻向NVIC发送中断申请，经过NVIC仲裁后,CPU响应中断；

EXTI可以通过上边沿，下边沿，全边沿，软件触发（程序中执行一句代码就可以实现）；

EXTI可以通过全部的GPIO通道外加RTC时钟，USB唤醒，以太网唤醒，RVD触发（从低功耗模式唤醒EXTI）；

EXTI触发响应的方式：中断响应（配置NVIC优先级，CPU响应中断，触发中断函数），事件响应（触发其他外设工作）；

四、EXTI工作流程图

外部信号通过GPIO输入至AFIO，AFIO选择配置外部中断引脚后，输出给EXTI，EXTI通过边沿选择和控制输出给NVIC或触发其他外设工作，NVIC配置优先级经过仲裁后，CPU响应中断；

五、AFIO

AFIO复用IO口，主要用于引脚重映射和外部中断引脚选择

AFIO内部本质是一个数据选择器，对输入的GPIO——pin引脚进行选择，作为EXTI的外部引脚输入，因为AFIO只有16个输出通道到EXTI，所以相同pin引脚只能有一个可以触发；

AFIO的结构图：

六、EXTI结构图

经过AFIO选择后的信号输入至EXTI，通过APB总线配置边沿触发选择和软件触发选择器，配置触发方式（上升沿，下降沿，全边沿，软件）， 触发后进入或门（有1则为1），分为两路，一路和事件屏蔽信号组成一个与门（有0则0）组成事件响应，另一路置中断标志位并和中断屏蔽信号组成中断触发至NVIC;

使用外部中断模块的特性：想要获取的信号是外部驱动的很快的突变信号； 

七、API实现

7.1对射式红外编码器计次

7.1.1实现的功能：当红外编码器被遮挡时，触发中断，计数加1，通过OLED显示；

7.1.2思路:

底层：配置EXTI，中断函数计次计数值，读取计次；

驱动层：初始化EXTI，OLED显示；

1.RCC开始GPIO，AFIO，EXTI，NVIC时钟（EXTI和NVIC不需要开启，上电后自动开启）

2.初始化GPIO，配置为上拉输入模式，读取外部引脚信号；

3.配置AFIO选择外部中断引脚,连接GPIO->AFIO->EXTI;

4.配置EXTI选择边沿触发方式，触发方式，连接EXTI->NVIC;

5.配置NVIC对优先级进行分组，设置抢占优先级和响应优先级，连接NVIC->CPU；

6.配置中断函数，在中断函数中执行，当产生中断时候计次++；

7.使用OLED显示；

7.1.3函数分析：

void EXTI_DeInit(void);//复位EXTI
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);//结构体初始化EXTI
void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);//初始化结构体
void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);//软件触发
FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);//程序读取中断标志位
void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);//清除中断标志位
ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);//中断函数里读取中断标志位
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);//清除中断标志位

NVIC.H

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);//优先级分组
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);//初始化
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t NVIC_VectTab, uint32_t Offset);//设置向量表位置和偏移量
@param NVIC_VectTab：指定向量表是在 RAM 还是闪存中。
void NVIC_SystemLPConfig(uint8_t LowPowerMode, FunctionalState NewState);//指定系统进入低功耗模式
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource);//指定SysTick 时钟源

7.1.4实现

1.RCC开始GPIO，AFIO，EXTI，NVIC时钟（EXTI和NVIC不需要开启，上电后自动开启）

2.初始化GPIO，配置为上拉输入模式，读取外部引脚信号；

3.配置AFIO选择外部中断引脚,连接GPIO->AFIO->EXTI;

4.配置EXTI选择边沿触发方式，触发方式，连接EXTI->NVIC;

5.配置NVIC对优先级进行分组，设置抢占优先级和响应优先级，连接NVIC->CPU；

6.配置中断函数，在中断函数中执行，当产生中断时候计次++；

防止信号抖动，可以再次判断引脚电平；

7.使用OLED显示；

7.2机械触点式编码器计次 

在红外传感器基础上，额外配置一个通道即可