细说MCU检测按键输入的外部中断和修改HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler() 的实现方法

目录

一、 硬件板及设计目的  

二、建立工程

1.配置GPIO

2.配置时钟源和Debug     

3.配置系统时钟   

4.配置NVIC

三、代码编写

四、修改HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler() 

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一、 硬件板及设计目的  

        本文使用的硬件板是ST的开发板NUCLEO-G474RE，板上MCU型号为STM32G474RET6。并按照资源提示设计制造了扩展IO板，有需要此扩展板的留言联系我。

        本例设计目的及其功能和操作流程如下。        

• 按下KeyLeft键时，使LED1的输出翻转。
• 按下KeyRight键时，使LED2的输出翻转。
• 按下KeyUp键时，使LED1和LED2的输出都翻转。
• KeyDown键按下时，产生EXTI0软中断，模拟KeyUp键按下。

用户标签		引脚名称	引脚功能	GPIO模式	默认电平	上拉或下拉
LED1		PB11	GPIO_Output	推挽输出	High	上拉
LED2		PB12	GPIO_Output	推挽输出	High	上拉
KeyRight	K1	PA0	EXTI0	输入		上拉
KeyDown	K2	PA1	EXTI1	输入		上拉
KeyLeft	K3	PA6	EXTI[9:5]	输入		上拉
KeyUp	K5	PA7	EXTI[9:5]	输入		上拉

二、建立工程

1.配置GPIO

• 配置PB11、PB12，GPIO OUTPUT，默认High Level，PP，PullUp，High Speed，标识为LED1，LED2;
• 配置PA0，EXTI0，PP，标识为：KeyRight；
• 配置PA1，EXTI1，PP，标识为：KeyDown；
• 配置PA6，EXTI[9:5]，PP，标识为：KeyLeft；
• 配置PA7，EXTI[9:5]，PP，标识为：KeyUp；

2.配置时钟源和Debug     

        打开System Core中的RCC，高速时钟(HSE)选择Crystal/ eramic Resonator，使用片外时钟晶体作为HSE的时钟源。在SYS中将Debug设置Serial Wire。

3.配置系统时钟   

        将系统时钟(SYSCLK)频率配置为170 MHz。

4.配置NVIC

        配置Time base的抢占式优先级为0；配置EXTI0、EXTI1的抢占式优先级为1；配置EXTI[9:5]的抢占式优先级为2；这样处理后，当优先级1的中断执行期间，触发优先级为2的中断时不会及时响应，直到优先级为1的中断执行完毕，才去执行优先级为2的中断。

三、代码编写

        为实现设计目的，只需要在main.c的程序里添加外部中断的回调函数就可以。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){if  (GPIO_Pin == KeyUp_Pin)  		//PA7=KeyUp, 使两个LED输出翻转{HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin);HAL_Delay(500);					//软件消除按键抖动的影响}else if(GPIO_Pin == KeyRight_Pin)	//PA0=KeyRight, 使LED2 输出翻转{HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin);HAL_Delay(500);					//软件消除按键抖动的影响,观察优先级的作用}else if (GPIO_Pin == KeyDown_Pin)	//PA1=KeyDown，产生EXTI0 软中断{__HAL_GPIO_EXTI_GENERATE_SWIT(GPIO_PIN_0);	//产生EXTI0 软中断HAL_Delay(500);					//这个延时也是必要的，否则由于按键抖动，会两次触发}else if (GPIO_Pin == KeyLeft_Pin)	//PA6=KeyLeft,  使LED1输出翻转{HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);HAL_Delay(1000);				//软件消除按键抖动的影响,观察优先级的作用}}/* USER CODE END 4 */

四、修改HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler() 

        完成回调函数的代码后，下载到开发板上进行测试时，按键按下后的响应并不如预期（预期的现象是每按下一个按键，翻转对应的LED，再次按下按键，再翻转）。例如按下 Keyup键后，两个LED会出现无规律的现象：亮灭两次、或不亮、或亮了后又熄灭，这不是按键抖动影响的。这是由ISR中调用的外部中断通用处理函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()的代码引起的，这个函数的代码如下：

/*** @brief  Handle EXTI interrupt request.* @param  GPIO_Pin Specifies the port pin connected to corresponding EXTI line.* @retval None*/
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{/* EXTI line interrupt detected */if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u){__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);}
}

        这个函数在检测到中断挂起标志后，先清除中断挂起标志，然后再执行回调函数。一般的中断通用处理函数都是这样的处理流程，是为了硬件能及时响应下一次中断。但是对于检测按键输入的外部中断，这是有问题的，因为清除中断挂起标志后，按键的抖动就会触发下一次中断，并将中断挂起标志置位。虽然在回调函数里使用了延时，但是回调函数退出后，NVIC检测到中断挂起标志被置位，就会再执行一次回调函数。

        所以，对于外部中断方式的按键输入检测，需要修改一下HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler() 的代码，将清除中断挂起标志位的功能放在后面，即修改为如下的代码，这样修改后的程序运行就实现了设计想要达到的目的了。

/*** @brief  Handle EXTI interrupt request.* @param  GPIO_Pin Specifies the port pin connected to corresponding EXTI line.* @retval None*/
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{/* EXTI line interrupt detected */if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u){HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);}
}

        需要注意的是，函数HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()是文件stm32g4xx_hal_gpio.c中的，这是HAL驱动的原始文件，这个函数里并没有代码沙箱，也不是弱函数，不可以重写。修改这个函数的代码后，在CubeMX 重新生成代码时，这个函数的代码又会变成原来的样子。所以，一定要记得再次改回去。