STM32F103ZET6外部中斷

1、EXTI功能

　　外部中斷/事件控制器EXTI管理了STM32的20個中斷/事件線。

　　EXTI的功能框圖如下：

　　在功能框圖中，可以看到很多在信號線上打了一個斜杠並標注“20”的字樣，這是表示在STM32內部類似的信號線路有20個，也就是EXTI的20個中斷/事件線。

　　EXTI可以分為兩大部分功能：

　　產生中斷：如功能圖中的紅色線。

　　產生事件：如功能圖中的綠色線。

　　EXTI中斷功能說明：

　　電路1：　　

　　在功能框圖中，電路1是腳位輸入線，EXTI有19個中斷/事件輸入線，這些輸入線可以通過外部中斷配置寄存器AFIO_EXTI1~AFIO_EXTI2設置為任意一個GPIO，也可以是一些外設的事件。輸入線一般是電平變化的信號。

電路2：

　　電路2是邊沿檢測電路。該邊沿檢測電路是根據EXTI_RTSR上升沿觸發選擇寄存器和EXTI_FTSR下降沿選擇寄存器的設置來控制信號觸發。

　　如果檢測到與EXTI_RTSR和EXTI_FTSR寄存器設置相對應的邊沿跳變信號，就出輸出有效信號到電路3。通過EXTI_RTSR和EXTI_FTSR寄存器，可以設置觸發的信號為：上升沿觸發、下降沿觸發、電平變化觸發（即上升沿和下降沿都可以觸發）。 

電路3：

　　電路3是一個或們電路，兩路輸入只要有一路輸入有效信號，則輸出有效信號。

　　從功能圖中可以看出，電路3的一路輸入來自電路2的輸出，另一路來自EXTI_SWIER軟件中斷事件寄存器。

　　EXTI_SWIER寄存器可以通過程序控制啟動中斷/事件線，即只要在程序中將EXTI_SWIER寄存器的對應位設置為1，那么電路3就會輸出有效信號，這樣就可以實現軟件模擬中斷或事件。

電路4：

　　電路4是一個門電路，只有當兩路都輸入有效信號時，電路4才會輸出有效信號。

　　電路4的輸入一路來自電路3的輸出，一路來自EXTI_IMR中斷屏蔽寄存器。只有當電路3輸出有效信號，而且EXTI_IMR寄存器的對應位使能，電路4才會輸出有效信號。

　　EXTI_IMR寄存器用來使能或屏蔽相應的中斷線。

電路5：

　　電路5是將EXTI_PR寄存器的內容輸出到NVIC中，從而實現系統中斷控制。 

　　EXTI事件功能說明： 

　　EXTI的事件產生線路，最終輸出一個脈沖信號。 

　　產生事件的線路是在電路3之后才與產生中斷的線路有所不同，之前的電路都是共用的。

　　電路6： 

　　電路3產生的有效信號會被輸入到電路6中。電路6是一個門控電路，電路3的輸出和EXTI_EMR事件屏蔽寄存器作為電路6的輸入。只有當電路3輸出有效信號且EXTI_EMR寄存器的相應位使能，電路6才會輸出有效信號。 

　　EXTI_EMR寄存器用來使能或屏蔽相應的事件線。

電路7： 

　　電路7是一個脈沖發生器電路，當電路6產生一個有效信號時將會輸出到電路7當中，這時電路7就會產生一個脈沖。

電路8： 

　　電路8是一個脈沖信號，這個脈沖信號就是電路7產生的脈沖信號。這個脈沖信號可以給其它外設電路使用，比如TIM定時器、ADC模擬數字轉換器等等，這樣的脈沖信號一般用來觸發TIM或者開始ADC轉換。 

　　產生中斷線路目的是運行相應的中斷服務函數，實現功能。

　　而產生事件的目的是傳輸一個脈沖信號給其它外設使用，而且產生事件的是電路級別的信號傳輸，屬於硬件級。 

2、中斷/事件線

　　EXTI有20個中斷/事件線，每個GPIO都可以被設置為輸入線，占用EXTI0和EXTI15，還有4個用於特點的外設事件。它們如下：

• • EXTI0中斷/事件線：輸入由PA0~PI0等組成。
  • EXTI1中斷/事件線：輸入由PA1~PI1等組成。
  • EXTI2中斷/事件線：輸入由PA2~PI2等組成。
  • EXTI3中斷/事件線：輸入由PA3~PI3等組成。
  • EXTI4中斷/事件線：輸入由PA4~PI4等組成。
  • EXTI5中斷/事件線：輸入由PA5~PI5等組成。
  • EXTI6中斷/事件線：輸入由PA6~PI6等組成。
  • EXTI7中斷/事件線：輸入由PA7~PI7等組成。
  • EXTI8中斷/事件線：輸入由PA8~PI8等組成。
  • EXTI9中斷/事件線：輸入由PA9~PI9等組成。
  • EXTI10中斷/事件線：輸入由PA10~PI10等組成。
  • EXTI11中斷/事件線：輸入由PA11~PI11等組成。
  • EXTI12中斷/事件線：輸入由PA12~PI12等組成。
  • EXTI13中斷/事件線：輸入由PA13~PI13等組成。
  • EXTI14中斷/事件線：輸入由PA14~PI15等組成。
  • EXTI15中斷/事件線：輸入由PA15~PI15等組成。
  • EXTI16中斷/事件線：PVD輸出。
  • EXTI17中斷/事件線：RTC鬧鍾事件。
  • EXTI18中斷/事件線：USB喚醒事件。
  • EXTI19中斷/事件線：以太網喚醒事件（只適用互聯型）。

　　從上面可以看出，EXTI0到EXTI15都是用GPIO口做為中斷/事件線，需要通過AFIO_EXTICR1到AFIO_EXTICR4這幾個寄存器來配置具體使用哪一個位來作為中斷/事件線。

　　比如AFIO_EXTICR1寄存器的bit3~bit0位用來選擇EXTI0的中斷/事件線的輸入腳位，如下：

• • Bit3~bit0 = 0000：則選擇PA0作為EXTI0的輸入腳位。
  • Bit3~bit0 = 0001：則選擇PB0作為EXTI0的輸入腳位。
  • Bit3~bit0 = 0010：則選擇PC0作為EXTI0的輸入腳位。
  • Bit3~bit0 = 0011：則選擇PD0作為EXTI0的輸入腳位。
  • Bit3~bit0 = 0100：則選擇PE0作為EXTI0的輸入腳位。
  • Bit3~bit0 = 0101：則選擇PF0作為EXTI0的輸入腳位。
  • Bit3~bit0 = 0110：則選擇PG0作為EXTI0的輸入腳位。

　　其它EXTI也是一樣的配置，不一樣的只是它們的配置位在AFIO_EXTICR1~AFIO_EXITCR4寄存器中的位置不一樣而已。

　　AFIO_EXTICR寄存器只有低16位有效，每4個bit配置一個EXTI，一個AFIO_EXTICR可以配置4個EXTI，4個AFIO_EXTICR就可以配置16個EXTI，也就是說AFIO_EXTICR1~AFIO_EXITCR4寄存器剛好可以配置EXTI0~EXTI15的輸入腳位。

　　需要特別注意的是，每一個EXIT只能設置一個IO作為輸入線，比如說，如果設置PA0作為EXTI0的輸入線之后，PB0和其它P0口就不能作為EXTI0的輸入線了。

3、EXTI的中斷服務函數

　　通過查詢IRQn_Type結構體中的中斷編號，會發現並不是每個外部中斷都有一個對應中斷編號。有一些外部中斷的中斷編號是組合在一起的，如下：

• • EXTI0的中斷編號：EXTI0_IRQn。
  • EXTI1的中斷編號：EXTI1_IRQn。
  • EXTI2的中斷編號：EXTI2_IRQn。
  • EXTI3的中斷編號：EXTI3_IRQn。
  • EXTI4的中斷編號：EXTI4_IRQn。
  • EXTI5~EXTI9的中斷編號：EXTI9_5_IRQn。
  • EXTI10~EXTI5的中斷編號：EXTI15_10_IRQn。

　　從上面可以看到，EXTI5~EXTI9的中斷編號是同一個，也就是說EXTI5~EXIT9是共用一個中斷服務函數，如果要區分是哪一個EXTI產生中斷，可以在中斷服務函數內查詢EXTI_PR。EXTI10~EXTI5的中斷也是一樣的。

4、EXTI配置流程

　　初始化IO口：

　　使能要相應IO的時鍾。

　　將IO口配置上拉或下拉或浮空輸入。設置為浮空輸入的時候，腳位外部最好接上拉電阻或下拉電阻，防止IO口狀態不穩而定，而導致頻繁觸發中斷。

　　配置IO與中斷線的映射關系：

　　由於要配置AFIO_EXTICR1~AFIO_EXITCR4寄存器，所以需要開啟復用功能的時鍾。

　　根據IO配置AFIO_EXTICR寄存器的相應位，使IO作為EXTI功能。

　　開啟與該IO相對應的中斷/事件線並設置觸發條件：

　　通過EXTI_RTSR和EXTI_FTSR寄存器設置外部中斷的觸發條件，配置成上升沿觸發或下降沿觸發或電平變化觸發。還需要通過EXTI_IMR寄存器使能相應的外部中斷的中斷使能位。

　　需要注意的是，如果使用外部中單，並設置該中斷的EMR事件使能位的話，會引起軟件仿真不能跳到中斷，而硬件上可以。如果不是這ERM事件使能位的話，軟件仿真就可以進入中斷服務函數，並且硬件上也可以。

　　配置NVIC：

　　通過NVIC配置EXTI的中斷優先級，並使能中斷。

　　編寫中斷服務函數：

　　中斷服務函數是必不可少的，如果在代碼里面開啟了中斷，但沒有編寫中斷服務函數，就可以引起硬件錯誤，從而導致程序崩潰。

5、HAL庫初始化EXTI 

　　以配置PA0為EXT0為例，代碼如下：

void EXIT_Init(void)
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,1); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}

　　通過設置GPIO_InitStruct.Mode為GPIO_MODE_IT_FALLING，從而區分是設置IO狀態還是設置EXTI功能，這里將PA0配置為下降沿觸發的EXTI0。

　　在HAL_GPIO_Init函數中已經開啟了復用功能的時鍾。

　　通過HAL_NVIC_SetPriority函數設置EXTI0的搶占優先級和響應優先級。

　　通過HAL_NVIC_EnableIRQ函數使能EXIT0中斷。

　　中斷服務函數如下：

void EXTI0_IRQHandler(void )
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
}

void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  　　/* EXTI line interrupt detected */
  　　if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != RESET)
  　　{
    　　　　__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    　　　　HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  　　}
}

　　在EXTI0中斷服務函數中調用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函數，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler是HAL庫內定義的一個函數，該函數在進入的時候就通過宏清除了中斷標志位，然后通過調用HAL_GPIO_EXTI_Callback回調函數實現中斷服務函數的功能。

　　HAL_GPIO_EXTI_Callback回調函數是一個弱定義的函數，可以通過重新定義來覆蓋。

6、使用EXTI0產生軟件中斷

　　代碼如下：

void EXTI_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); EXTI->IMR |= 0x01; HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,1); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); while (1) { if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) != 0) { HAL_Delay(20); if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) != 0) { EXTI->SWIER |= 0x01; while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) != 0) { } } } } }

　　首先將PA0口設為浮空輸入，外接下拉電阻。

　　然后通過EXTI_IMR寄存器設置EXIT0中斷使能。

　　通過HAL_NVIC_SetPriority函數設置EXTI0的搶占優先級和響應優先級。

　　通過HAL_NVIC_EnableIRQ函數使能EXIT0中斷。

　　最后在主循環中不斷檢測PA是否是高電平，如果是高電平，則給EXTI_SWIER寄存器置位bit0位，這樣就會觸發EXTI0中斷，使得程序跑到EXTI0的中斷服務函數中。