STM32F103ZET6+EXTI中断处理

一、中断的相关概念

计算机在执行程序过程中（这里主要指单片机执行主程序），当出现异常情况（断电等）或特殊请求（数据传输等）时，计算机暂时停现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，调用相应的中断处理程序处理该事件），处理完毕后再返回到现行程序的中断处继续执行原程序，这就是中断

能够打断当前正常执行流程的事件有两种，一种是中断，一般由外部事件触发，一种是异常，由CPU内部事件产生。中断和异常其本质都是对主程序的中断，中断其实是异常的一种形式

二、中断处理流程

一个完整的中断处理过程分为4个步骤：中断请求、中断响应、中断服务和中断返回

1、中断请求
中断请求是中断源向CPU发出的中断请求信号，此时中断控制系统的中断请求寄存器被置位，向CPU请求中断

2、中断响应
中断响应是指CPU的中断系统判断中断源的中断请求是否符合中断响应条件，若符合条件，则暂时中断当前程序并控制程序跳转到中断服务程序，完成相应的中断服务操作。
CPU响应中断一般需要满足以下条件
（1）中断源发出中断请求
（2）系统允许中断提出中断请求，即中断没有被屏蔽
（3）无同级或更高级的中断正在被处理
CPU根据中断类型号进行中断优先级的判断，若无更高优先级的中断请求，则保护断点和现场，根据中断类型获得中断服务程序入口地址，转入相应的中断服务程序。
保护现场主要是只保护当前程序的断点和保存当前通用寄存器、状态寄存器的内容，即将这些寄存器的内容压入堆栈。这部分底层操作已经有硬件自动实现，不需要开发人员进行处理

3、中断服务
为处理中断而编写的程序称为中断服务程序，中断类型不同，其中断服务也不同。中断服务程序的入口地址称为中断向量，将所有中断的中断服务程序的入口地址汇成一张表，称为中断向量表

4、中断返回
中断返回是指CPU退出中断服务，返回到中断请求响应前中止的位置继续执行主程序。中断服务程序的最后一条指令通常是一条中断返回指令，使其返回到原来程序的断点处，以便继续执行原来的程序。若在中断处理过程中，又产生了一个优先级更高的中断。则CPU会暂停当前的中断服务，将断点和相关的寄存器入栈后，转而去处理优先级更高的中断，在中断服务完成后，需要将中断的现场（即断点）进行恢复，将压入堆栈的寄存器内容送回到原来的寄存器中（即出栈）。这部分操作同样由硬件来实现，不需要开发人员进行处理

三、 STM32中断优先级

STM32通过Cortex-M3内核集成的NVIC实现中断优先级管理。理论上，除3个固定的高优先级（Reset、NMI、硬件失效）不可编程外，Cortex-M3支持256级中断，其优先级都是可以设置的

NVIC中断配置的相关函数存放在标准外设库misc.c文件和misc.h文件中，共定义了5个相关函数及NVIC初始化结构体

其中，中断分组管理函数void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)用于设置中断的优先级分组，此函数只有一个参数NVIC_PriorityGroup，从源代码中可以看到其取值共有5组，每组的抢占优先级和响应优先级所占位数均不同，且取值范围也有不同，故每组可供设置优先级的数值不一样

通过函数void NVIC_PriorityGroupConfig()设置中断分组，对于具体的中断，其抢占优先级和响应优先级设置是通过中断初始化函数void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef *NVIC_InitStruct)实现的，其中NVIC_InitTypeDef是结构体，参数NVIC_InitStruct是指向NVIC_InitTypeDef结构体的指针

（1）NVIC_IRQChannel：用于指定某个具体的IRQ通道，即具体是哪个中断，在标准外设库stm32f10x.h文件中包含了所有中断所对应的名称

（2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：用于设置NVIC_IRQChannel的抢占优先级

（3）NVIC_IRQChannelSubPriority：用于设置NVIC_IRQChannel的响应优先级

（4）NVIC_IRQChannelCmd：用于IRQ通道使能或失能，取值为ENABLE或者DISABLE

以上通过两个函数确定了具体中断的抢占优先级和响应优先级。若系统中存在多个中断，则一般遵循以下原则判断中断优先级。
（1）高抢先优先级的中断可以打断低抢先优先级的中断服务，构成中断嵌套。
（2）中断优先级的数值越小，优先级级别越高。
（3）抢占优先级的优先级总是高于响应优先级。
（4）中断优先级判断：先判断抢占优先级的大小；若抢占优先级相同，则比较响应优先级的大小；若抢占优先级和响应优先级均相同，则根据中断向量表中的顺序来决定。
（5）Reset NMI Hard Fault的优先级为负，且不可修改，高于其他普通的中断优先级。

四、STM32外部中断EXTI

1、 GPIO初始化
GPIO初始化配置的相关代码

2、开启I/O端口的时钟和复用时钟
GPIO不仅可以作为通用的输入/输出引脚，还可以用作片上外设（如USART、ADC等）的输入/输出引脚，称为复用I/O端口，当GPIO用作复用引脚时，必须开启AFIO时钟。这里I/O端口不是作为GPIO来使用的，而是用作EXTI外部中断功能引脚，所以必须开启复用功能，通过调用RCC_APB2PeriphClockCmd()函数打开相应引脚的AFIO时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

3、设置I/O引脚与中断线路的映射关系
当GPIO引脚作为中断功能引脚用来触发外部中断时，需将GPIO引脚与相应的中断线关联在一起，使用库函数GPIO_EXTILineConfig来实现这种映射关系。如将PE3引脚与外部中断EXTI3_IRQn关联在一起

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource3);

4、初始化EXTI，配置EXTI相关参数并使能
如选择具体的中断引脚、中断线路、触发模式等，实例代码如下：

5、初始化NVIC，配置NVIC参数并使能
NVIC相关的配置主要包括配置中断优先级的中断分组，确定各具体中断的抢占优先级和响应优先级的大小，选择中断通道，在stm32f10x.h文件中通过IRQn_Type中断通道结构体定义所有的中断通道，不同的引脚对应不同的终端通道，使能相应的中断

6、编写中断服务程序
中断服务程序主要包括检测中断线路的状态、中断处理的内容和清除相关的中断

在之前的LED灯工程上，新建两个文件，一个是exti.h文件，另一个是exti.c文件

exit.h文件的代码如下：

#ifndef __EXTI_KEY_H
#define __EXTI_KEY_H#include "stm32f10x.h"void EXTI_init(void);#endif

exit.c文件的代码如下：

#include "exti.h"
#include "misc.h"void EXTI_init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //开启PE3的时钟，并开启复用时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;               //选择要使用的I/O引脚，此处选择PE3引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;   //设置引脚输入模式为浮空输入模式GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);                   //调用初始化库函数初始化GPIO端口//初始化EXTI，外部中断EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);                       //清空外部中断3中断挂起，清空中断标志GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource3);//将PE3用作外部中断线路EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;                //设置外部中断线3中断EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;       //设置为中断模式EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;   //设置为下降沿触发EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                 //使能该外部中断线EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//初始化NVIC，中断优先级NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);          //选择中断优先级分组2NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;         //外部中断3中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//设置抢占优先级为0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;       //设置响应优先级为1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;          //外部中断处理函数NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}//外部中断处理函数
void EXTI3_IRQHandler(void)
{if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3) != RESET){GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,(BitAction)((1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5))));  //PE5的电平状态翻转EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);    //清除中断标志位}}

main.c文件的代码如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "exti.h"int main(void)
{delay_init();LED_Init();EXTI_init();GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); while(1){}}

总结，如果使用STM32的外部中断，则需要以下几个步骤。
（1）使用RCC_APB2PeriphClockCmd()函数配置时钟，初始化GPIO引脚作为复用功能。
（2）使用GPIO_EXTILineConfig()函数配置I/O引脚与外部中断线路的映射关系。
（3）使用EXTI_Init()函数配置外部中断，
（4）使用NVIC_Init()配置中断优先级等
（5）编写中断服务函数