STM32速成笔记(3)—中断

一、什么是中断

首先介绍一下什么是中断。在实际开发过程中，中断是很有必要的。比如需要针对某种特殊情况进行快速响应，单纯的使用一个while轮询似乎并不能满足。中断的概念非常好理解，举个经典例子。比如你在家里看电视，忽然有人敲门，你临时把电视暂停了，转去开门。开完门之后再次回来继续看电视。

中断也就是这种流程。看电视的行为就类似于程序中main函数的while，轮询执行业务。忽然有人敲门，对应程序运行过程中忽然产生了一个中断请求。此时暂停电视，对应于此时程序中断当前的业务，转而去处理中断业务（开门）。最后，中断业务处理完成后，再继续执行main函数while轮询中的业务。简单用一个图来表示一下

中断概念示意图

根据中文参考手册的介绍，STM32F103ZET6除了一些特殊的中断外，常用的中断有60个，这些中断是通过中断控制器来有条不紊地分配执行的。

二、中断的相关概念

2.1 中断优先级

从字面意思来讲，优先级用来区分中断的响应顺序。当同时接收到多个中断请求时，中断控制器会根据中断优先级来决定中断处理的顺序，优先级高的会先被处理。如果在处理某个中断请求时又来了一个中断，这时会根据两个中断的中断优先级来确定处理方式。

如果新来的中断优先级比当前中断的优先级高，则会停止对当前中断的处理，转而处理新的中断。反之，如果新来的中断优先级比当前中断的优先级低，则需要等到当前中断处理完成后，再去处理新来的中断。

中断优先级有两种，一种是抢占优先级，一种是响应优先级。响应优先级通常又被称为“亚优先级”或者“副优先级”。当两个中断的抢占优先级相同时，用相应优先级来决定中断的处理顺序。

如果两个中断的抢占优先级和相应优先级相同，则根据芯片手册中的中断向量号来决定中断的处理顺序。比如同时来了两个中断请求，在抢占优先级和响应优先级均相同时，中断向量号为41的中断会比中断向量号为42的中断先被处理。

STM32提供了16个可编程的优先等级(使用了4位中断优先级)，优先级分组可以使用库函数提供的NVIC_PriorityGroupConfig()设置。

2.2 中断嵌套

一些低优先级的中断可以被高优先级中断打断，这种情况叫做中断嵌套。

2.3 中断服务函数

中断服务函数就是在进入中断后需要执行的内容。

中断服务函数有特定的函数名，可以在下图文件中搜索“IRQ”找到。

中断服务函数名

2.4 中断标志位

不同的中断会有对应的中断标志位，通常标志位默认值为0。当产生中断请求时，标志位被置1。比如设置一个串口接收完成中断，串口接收完成标志位初始值为0。当串口接收完成后对应的串口接收完成标志位会被置1。

在中断服务函数中检测该标志位的值，来确定是否是串口接收完成中断产生了。每次中断服务函数执行结束后，需要清除一下对应的中断标志位。

三、外部中断EXIT

STM32F103ZET6有一个外部中断控制器（EXIT），可以支持20个软件的中断/事件请求，其中外部中断的EXIT0~EXIT15同坐IO中断。

外部中断IO对应

其他详细的介绍这里就不再说明。

四、中断程序配置

这里以配置PA0（按键WK UP）的外部中断为例，展示一下库函数开发时，外部中断的配置流程。关于其他中断的配置，后续使用其他外设时会单独介绍。

想要实现的效果是，利用外部中断实现按下WK UP，LED1点亮。

4.1 设置中断分组并使能中断

这里使用外部中断，需要开启AFIO时钟，设置IO与外部中断线的映射关系。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);   // 开启AFIO时钟

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);   //选择GPIO管脚用作外部中断线路

设置中断分组并使能中断时，库函数提供了一个结构体，我们直接配置这个结构体就可以了。

//EXTI0 NVIC 配置
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;   //EXTI0中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;   //抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;   //子优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   //IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    //根据指定的参数初始化VIC寄存器

需要注意的是，配置优先级时，数值越大，优先级越低。

4.2 初始化EXIT

初始化EXIT时，库函数也提供了一个结构体，其中包括中断线，EXIT模式，触发方式以及EXIT使能或者失能。由按键检测一节了解到，WK UP按下时，会产生一个上升沿。因此触发方式我们选择上升沿触发。

EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0;   // EXIT0
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;   // 中断
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Rising;   // 上升沿触发
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;   // 使能
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

整体配置函数如下

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：Exit_Init
 *函数功能：初始化外部中断
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
 */
void Exit_Init (void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef  EXTI_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);   // 开启AFIO时钟

    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);   //选择GPIO管脚用作外部中断线路
    
    //EXTI0 NVIC 配置
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;   //EXTI0中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;   //抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;   //子优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   //IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    //根据指定的参数初始化VIC寄存器
    
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0;   // EXIT0
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;   // 中断
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Rising;   // 上升沿触发
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;   // 使能
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}

4.3 编写中断服务函数

上面介绍了如何找中断服务函数的函数名，这里直接开始写中断服务函数。这里的中断服务函数比较简单，直接点亮LED1即可。

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：EXTI0_IRQHandler
 *函数功能：外部中断0中断服务函数
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
 */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    // 如果EXIT0中断标志位被置1
    if(EXTI_GetITStatus (EXTI_Line0)==1)
    {
        Med_Led_StateCtrl (LED1,LED_ON);   // 点亮LED1
    }
    EXTI_ClearITPendingBit (EXTI_Line0);   // 清除中断标志位
}

至此，按下WK UP后，LED1会点亮。这种方法与之前的按键点亮LED有什么区别？之前的按键点亮LED是在main函数的while中实现的，而利用外部中断的方法，是在外部中断的中断服务函数中实现的。即使main函数的while轮询业务中没有按键业务，按键依旧可以起作用。

五、注意事项

• • 中断服务函数无需在.h文件中声明
• • 中断服务函数中不要有过长的业务
• • 中断服务函数最后需要清除中断标志位