野火学习笔记(10) —— EXTI ——外部中断/事件控制器_exti interrupt mode exti event mode-CSDN博客

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文章目录

1. EXTI 简介
2. EXTI 功能框图
3. 中断/事件线
4. EXTI 初始化结构体详解
5. 外部中断控制实验

1. EXTI 简介

EXTI（External interrupt/event controller） —— 外部中断/事件控制器，管理了控制器的 20 个中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一个边沿检测器，可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。 EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置，可以单独配置为中断或者事件，以及触发事件的属性。

2. EXTI 功能框图

EXTI 的功能框图包含了 EXTI 最核心内容，掌握了功能框图，对 EXTI 就有一个整体的把握，在编程时思路就非常清晰。 EXTI 功能框图见图 EXTI 功能框图。

在图 EXTI 功能框图可以看到很多在信号线上打一个斜杠并标注 “20” 字样，这个表示在控制器内部类似的信号线路有 20 个，这与 EXTI 总共有 20 个中断/事件线是吻合的。所以我们只要明白其中一个的原理，那其他 19 个线路原理也就知道了。

在这里插入图片描述
图 EXTI 功能框图

EXTI 可分为两大部分功能，一个是产生中断，另一个是产生事件，这两个功能从硬件上就有所不同。

首先我们来看图 EXTI 功能框图中红色虚线指示的电路流程。它是一个产生中断的线路，最终信号流入到 NVIC 控制器内。

编号 1 是输入线， EXTI 控制器有 19 个中断/事件输入线，这些输入线可以通过寄存器设置为任意一个 GPIO，也可以是一些外设的事件，这部分内容我们将在后面专门讲解。输入线一般是存在电平变化的信号。

编号 2 是一个边沿检测电路，它会根据上升沿触发选择寄存器 (EXTI_RTSR) 和下降沿触发选择寄存器 (EXTI_FTSR) 对应位的设置来控制信号触发。边沿检测电路以输入线作为信号输入端，如果检测到有边沿跳变就输出有效信号 1 给 编号 3 电路，否则输出无效信号 0。而 EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR 两个寄存器可以控制器需要检测哪些类型的电平跳变过程，可以是只有上升沿触发、只有下降沿触发或者上升沿和下降沿都触发。

编号 3 电路实际就是一个或门电路，它一个输入来自 编号 2 电路，另外一个输入来自软件中断事件寄存器 (EXTI_SWIER)。 EXTI_SWIER 允许我们通过程序控制就可以启动中断/事件线，这在某些地方非常有用。我们知道或门的用就是有 1 就为 1，所以这两个输入随便一个有有效信号 1就可以输出 1 给 编号 4 和 编号 6 电路。

编号 4 电路是一个与门电路，它一个输入是 编号 3 电路，另外一个输入来自中断屏蔽寄存器 (EXTI_IMR)。与门电路要求输入都为 1 才输出 1，导致的结果是如果 EXTI_IMR 设置为 0 时，那不管编号 3 电路的输出信号是 1 还是 0，最终 编号 4 电路输出的信号都为 0；如果 EXTI_IMR 设置为 1 时，最终 编号 4 电路输出的信号才由 编号 3 电路的输出信号决定，这样我们可以简单的控制 EXTI_IMR 来实现是否产生中断的目的。编号 4 电路输出的信号会被保存到挂起寄存器 (EXTI_PR) 内，如果确定 编号 4 电路输出为 1 就会把 EXTI_PR 对应位置 1。

编号 5 是将 EXTI_PR 寄存器内容输出到 NVIC 内，从而实现系统中断事件控制。

接下来我们来看看绿色虚线指示的电路流程。它是一个产生事件的线路，最终输出一个脉冲信号。

产生事件线路是在 编号 3 电路之后与中断线路有所不同，之前电路都是共用的。编号 6 电路是一个与门，它一个输入来自 编号 3 电路，另外一个输入来自事件屏蔽寄存器 (EXTI_EMR)。如果 EXTI_EMR 设置为 0 时，那不管 编号 3 电路的输出信号是 1 还是 0，最终 编号 6 电路输出的信号都为 0；如果 EXTI_EMR 设置为 1 时，最终 编号 6 电路输出的信号才由 编号 3 电路的输出信号决定，这样我们可以简单的控制 EXTI_EMR 来实现是否产生事件的目的。

编号 7 是一个脉冲发生器电路，当它的输入端，即 编号 6 电路的输出端，是一个有效信号 1 时就会产生一个脉冲；如果输入端是无效信号就不会输出脉冲。

编号 8 是一个脉冲信号，就是产生事件的线路最终的产物，这个脉冲信号可以给其他外设电路使用，比如定时器 TIM、模拟数字转换器 ADC 等等，这样的脉冲信号一般用来触发 TIM 或者 ADC 开始转换。

产生中断线路目的是把输入信号输入到 NVIC，进一步会运行中断服务函数，实现功能，这样是软件级的。而产生事件线路目的就是传输一个脉冲信号给其他外设使用，并且是电路级别的信号传输，属于硬件级的。

另外， EXTI 是在 APB2 总线上的，在编程时候需要注意到这点。

3. 中断/事件线

EXTI 有 20 个中断/事件线，每个 GPIO 都可以被设置为输入线，占用 EXTI0 至 EXTI15，还有另外七根用于特定的外设事件，见表 EXTI 中断 _ 事件线。

4 根特定外设中断/事件线由外设触发，具体用法参考《STM32F10X-中文参考手册》中对外设的具体说明。

表 EXTI 中断 _ 事件线
在这里插入图片描述

EXTI0 至 EXTI15 用于 GPIO，通过编程控制可以实现任意一个 GPIO 作为 EXTI 的输入源。由表 EXTI 中断 _ 事件线可知， EXTI0 可以通过 AFIO 的外部中断配置寄存器 1(AFIO_EXTICR1) 的 EXTI0[3:0] 位选择配置为 PA0、 PB0、 PC0、 PD0、 PE0、 PF0、 PG0、 PH0 或者 PI0，见图 EXTI0 输入源选择。其他 EXTI 线 (EXTI 中断/事件线) 使用配置都是类似的。

在这里插入图片描述

4. EXTI 初始化结构体详解

标准库函数对每个外设都建立了一个初始化结构体，比如 EXTI_InitTypeDef，结构体成员用于设置外设工作参数，并由外设初始化配置函数，比如 EXTI_Init() 调用，这些设定参数将会设置外设相应的寄存器，达到配置外设工作环境的目的。

初始化结构体和初始化库函数配合使用是标准库精髓所在，理解了初始化结构体每个成员意义基本上就可以对该外设运用自如了。初始化结构体定义在 stm32f10x_exti.h 文件中，初始化库函数定义在 stm32f10x_exti.c 文件中，编程时我们可以结合这两个文件内注释使用。

列表 1: 代码清单:EXTI-1 EXTI 初始化结构体

typedef struct {
   
	uint32_t EXTI_Line; // 中断/事件线
	EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI 模式
	EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; // 触发类型
	FunctionalState EXTI_LineCmd; // EXTI 使能
} EXTI_InitTypeDef;

EXTI_Line： EXTI 中断/事件线选择，可选 EXTI0 至 EXTI19，可参考表 EXTI 中断 _ 事件线选择。
EXTI_Mode： EXTI 模式选择，可选为产生中断 (EXTI_Mode_Interrupt) 或者产生事件 (EXTI_Mode_Event)。
EXTI_Trigger： EXTI 边沿触发事件，可选上升沿触发 (EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发 (EXTI_Trigger_Falling) 或者上升沿和下降沿都触发 ( EXTI_Trigger_Rising_Falling)。
EXTI_LineCmd：控制是否使能 EXTI 线，可选使能 EXTI 线 (ENABLE) 或禁用 (DISABLE)。

5. 外部中断控制实验

中断在嵌入式应用中占有非常重要的地位，几乎每个控制器都有中断功能。中断对保证紧急事件得到第一时间处理是非常重要的。

我们设计使用外接的按键来作为触发源，使得控制器产生中断，并在中断服务函数中实现控制 LED 灯的任务。

5.1 硬件设计

轻触按键在按下时会使得引脚接通，通过电路设计可以使得按下时产生电平变化，见图按键电路设计。

图按键电路设计
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5.2 软件设计

这里只讲解核心的部分代码，有些变量的设置，头文件的包含等并没有涉及到，完整的代码请参考本章配套的工程。我们创建了两个文件： exti.c 和 exti.h 文件用来存放 EXTI 驱动程序及相关宏定义，中断服务函数放在 exti.c 文件中。

5.2.1 编程要点

初始化用来产生中断的 GPIO；
初始化 EXTI；
配置 NVIC；
编写中断服务函数；

5.2.2 软件分析

注意事项：

a. 配置 EXTI 信号源的时候需要用到 AFIO 的外部中断控制寄存器 AFIO_EXTICRx，具体见《STM32F10X-中文参考手册》 8.4 章节 AFIO 寄存器描述。

b. 置两个的中断软件优先级一样，如果出现了两个按键同时按下的情况，那怎么办，到底该执行哪一个中断？
当两个中断的软件优先级一样的时候，中断来临时，具体先执行哪个中断服务函数由硬件的中断编号决定，编号越小，优先级越高。有关外设的硬件编号可查询《STM32F10X-中文参考手册》的中断和事件章节中的向量表，表中的位置编号即是每个外设的硬件中断优先级。当然，我们也可以把抢占优先级设置成一样，子优先级设置成不一样，这样就可以区别两个按键同时按下的情况，而不用硬件去对比硬件编号。

c. 当中断发生时，对应的中断服务函数就会被执行，我们可以在中断服务函数实现一些控制。

一般为确保中断确实发生，我们会在中断服务函数中调用中断标志位状态读取函数读取外设中断标志位并判断标志位状态。

EXTI_GetITStatus 函数用来获取 EXTI 的中断标志位状态，如果 EXTI 线有中断发生函数返回 “SET” 否则返回 “RESET” 。实际上， EXTI_GetITStatus 函数是通过读取 EXTI_PR 寄存器值来判断 EXTI 线状态的。

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H 	


#include "stm32f10x.h"


void Delay(__IO uint32_t nCount);


#endif

delay.c

#include "delay.h"


/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Delay
* 函数功能		   : 简单的延时函数
* 输    入         : 延时时间
* 输    出         : 无
* 说	明		   ：无
*******************************************************************************/
void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
   
	for(; nCount != 0; nCount--);
}

led.h

#ifndef _LED_H
#define _LED_H


#include "stm32f10x.h"


void LED_Init(void);
void LED0_Level