STM32-外部中断浅析

本篇解释了STM32中断原理

MCU为什么需要中断

中断，是嵌入式系统中很重要的一个功能，在系统运行过程中，当出现需要立刻处理的情况时，暂停当前任务，转而处理紧急任务，处理完毕后，恢复之前的任务。

中断的优势：
在MCU和外设之间进行平衡
MCU的处理速度远高于外设，如果没有中断机制，系统将不得不定期检查外部设备状态，这是一种资源浪费。中断机制避免了不必要的轮询，仅在设备就绪时才进行处理。

快速响应外部事件：
在实时系统中，中断机制使得计算机能够即时响应外部事件，很多场景下，信号不会等待MCU处理完才消失，如果单个时间窗口没有对信号进行采集，原始信号就被新的信号覆盖了，因此中断对于实时数据处理至关重要。

STM32 如何实现中断

外部中断控制器框图
上图为STM32的外部中断控制器框图，可以从右至左来理解这个框图，从输入线为起点，信号从IO口到达边沿检测电路，边沿检测电路可以通过两个寄存器进行配置。
这两个寄存器用于设置中断的触发条件（上升沿触发，下降沿触发，上升沿下降沿同时触发），可以理解为这里就是设置条件，一旦输入满足条件，边沿检测电路就放行信号，否则不做任何动作。

接着往左，软件中断寄存器和边沿检测电路的输出通过OR门连接在了一起，这也意味着可以通过软件来触发这条输入线的中断。即使外部条件未满足，软件中断事件寄存器被设置，也能触发中断。这个经常被用于通过软件实现故障注入，以测试系统的功能是否满足需求。

接着往左，触发的中断信号会指向请求挂起寄存器，这里就等于高速NVIC，我要中断，请批准。
而它左侧的中断屏蔽寄存器则是用于设置，要不要开启对中断的响应。
当中断屏蔽寄存器没有被开启时，即使有对应的中断，NVIC也不会响应这个中断请求。
如果一路畅通无阻，信号就会进入NVIC中断控制器，在经过优先级排序后被MCU进行处理了。

往下看，会看到中断请求信号与事件屏蔽寄存器通过AND门连接在一起，这里是用于以中断触发事件。即可以通过脉冲发生器快速的去控制其他外设，比如点亮LED灯，拉低某个PIN脚的电平。

至此，中断信号的输入到中断请求的输出就梳理清楚了。
接下来看看在处理中断信号输入中STM32做了哪些设计，

AFIO

外部中断/事件线路映像（AFIO）
AFIO在STM32中主要完成选择中断引脚和引脚功能的重映射两种功能。由于芯片空间有限，为了更好的提高效率节省资源，并不是每一根引脚都有其对应的中断线，他们是共用的关系。
1.中断引脚选择

在MCU无法将每一个外部引脚都连接至内核的情况下，PIN脚以组的形式共用中断线（图中的EXTI0），可以看到PA0-PG0都连接至EXTI0，AFIO通过配置寄存器来选择具体哪个引脚连接至中断线。

2.引脚功能的重映射

STM32中，部分引脚能够通过AFIO进行重定义，以实现当前引脚下所能配置的其他功能，这一部分内容暂且不表。

NVIC

嵌套向量中断控制器（NVIC）是外设和MCU之间的桥梁，负责接收来自外设的中断，并根据中断优先级交给MCU进行处理