STM32的中断系统与EXTI
中断系统
用C语言编程不需要考虑中断的现场保护和现场恢复，只需要配置触发中断的条件、开启中断、编写中断服务函数即可。因为编译器已经配置好了现场保护和现场恢复的程序，触发中断后会自行转入中断服务函数向量表，然后由中断向量再执行到编写的中断服务函数，执行完中断函数后自动返回主程序。中断服务子函数的最后一般往往是清除相关的中断标志位(挂起位)，要不然就会一直进中断，造成程序的卡死。
基本上每个外设都可以产生中断。
NVIC
NVIC：嵌套中断向量控制器，内核的中断处理器，用于管理中断，分配优先级的。
NVIC相当于一个叫号系统，配合cpu工作。
一个外设可能会同时占用多个中断通道，所以有n条线
EXTI
标准库EXTI设置步骤
外设_deInit(void):调用它，就会清除外设的所有配置，恢复成上电默认的状态。
标准库EXTI 配置具体程序
exti.h
#ifndef __COUNT_SENSOR_H
#define __COUNT_SENSOR_H
void CountSensor_Init(void);
uint16_t CountSensor_Get(void);
#endif
exti.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t CountSensor_Count; //全局变量，用于计数
/**
* 函 数：计数传感器初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void CountSensor_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将PB14引脚初始化为上拉输入
/*AFIO选择中断引脚*/
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//将外部中断的14号线映射到GPIOB，即选择PB14为外部中断引脚
/*EXTI初始化*/
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; //定义结构体变量
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14; //选择配置外部中断的14号线
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //指定外部中断线使能
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //指定外部中断线为中断模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //指定外部中断线为下降沿触发
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; //选择配置NVIC的EXTI15_10线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}
/**
* 函 数：获取计数传感器的计数值
* 参 数：无
* 返 回 值：计数值，范围：0~65535
*/
uint16_t CountSensor_Get(void)
{
return CountSensor_Count;
}
/**
* 函 数：EXTI15_10外部中断函数
* 参 数：无
* 返 回 值：无
* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
*/
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET) //判断是否是外部中断14号线触发的中断
{
/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
{
CountSensor_Count ++; //计数值自增一次
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14); //清除外部中断14号线的中断标志位
//中断标志位必须清除
//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
}
}
HAL库EXTI 配置步骤
1）使能对应 GPIO 口时钟。
2）设置 GPIO 工作模式，触发条件，开启 AFIO 时钟，设置 IO 口与中断线的映射关系。
这些步骤 HAL 库全部封装在 HAL_GPIO_Init 函数里面，我们只需要设置好对应的参数， 再调用 HAL_GPIO_Init 函数即可完成配置。
3）配置中断优先级（NVIC），并使能中断。
配置好 GPIO 模式以后，我们需要设置中断优先级和使能中断，中断优先级我们使用 HAL_NVIC_SetPriority 函数设置，中断使能我们使用 HAL_NVIC_EnableIRQ 函数设置。（中断分组设置已在HAL库初始化时配置，默认中断分组为2）
4）编写中断服务函数。
每开启一个中断，就必须编写其对应的中断服务函数，否则将导致死机（CPU 将找不到中断服务函数）。
中断服务函数接口厂家已经在 startup_stm32f103xe.s 中做好了，STM32F1 的 IO 口外部中断函数只有 7 个，分别为：
void EXTI0_IRQHandler();
void EXTI1_IRQHandler();
void EXTI2_IRQHandler();
void EXTI3_IRQHandler();
void EXTI4_IRQHandler();
void EXTI9_5_IRQHandler();
void EXTI15_10_IRQHandler();
中断线0-4，每个中断线对应一个中断函数，中断线5-9共用中断函数EXTI9_5_IRQHandler， 中断线 10-15 共用中断函数 EXTI15_10_IRQHandler。一般情况下，我们可以把中断控制逻辑直接编写在中断服务函数中，但是 HAL 库把中断处理过程进行了简单封装(建议直接使用对应中断服务函数)。
5）编写中断处理回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback。
HAL 库为了用户使用方便，提供了一个中断通用入口函数 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler， 在该函数内部直接调用回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback。 我们先看一下 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler 函数定义：
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{ if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00U)
{ __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin); /* 清中断标志位 */
HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin); /* 外部中断回调函数 */
}
}该函数实现的作用非常简单，通过入口参数 GPIO_Pin 判断中断来自哪个 IO 口，然后清除相应的中断标志位，最后调用回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback()实现控制逻辑。在所有的外部中断服务函数中直接调用外部中断共用处理函数 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，然后在回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback 中通过判断中断是来自哪个 IO 口编写相应的中断服务控制逻辑。
具体程序EXTI 配置程序
exti.h
#ifndef __EXTI_H
#define __EXTI_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
/******************************************************************************************/
/* 引脚 和 中断编号 & 中断服务函数 定义 */
#define KEY0_INT_GPIO_PORT GPIOE
#define KEY0_INT_GPIO_PIN GPIO_PIN_4
#define KEY0_INT_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PE口时钟使能 */
#define KEY0_INT_IRQn EXTI4_IRQn
#define KEY0_INT_IRQHandler EXTI4_IRQHandler
#define KEY1_INT_GPIO_PORT GPIOE
#define KEY1_INT_GPIO_PIN GPIO_PIN_3
#define KEY1_INT_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PE口时钟使能 */
#define KEY1_INT_IRQn EXTI3_IRQn
#define KEY1_INT_IRQHandler EXTI3_IRQHandler
#define KEY2_INT_GPIO_PORT GPIOE
#define KEY2_INT_GPIO_PIN GPIO_PIN_2
#define KEY2_INT_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PE口时钟使能 */
#define KEY2_INT_IRQn EXTI2_IRQn
#define KEY2_INT_IRQHandler EXTI2_IRQHandler
#define WKUP_INT_GPIO_PORT GPIOA
#define WKUP_INT_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
#define WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define WKUP_INT_IRQn EXTI0_IRQn
#define WKUP_INT_IRQHandler EXTI0_IRQHandler
/******************************************************************************************/
void extix_init(void); /* 外部中断初始化 */
#endif
exti.c
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/BEEP/beep.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/EXTI/exti.h"
/**
* @brief KEY0 外部中断服务程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void KEY0_INT_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY0_INT_GPIO_PIN); /* 调用中断处理公用函数 清除KEY0所在中断线 的中断标志位 */
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(KEY0_INT_GPIO_PIN); /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
/**
* @brief KEY1 外部中断服务程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void KEY1_INT_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY1_INT_GPIO_PIN); /* 调用中断处理公用函数 清除KEY1所在中断线 的中断标志位，中断下半部在HAL_GPIO_EXTI_Callback执行 */
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(KEY1_INT_GPIO_PIN); /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
/**
* @brief KEY2 外部中断服务程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void KEY2_INT_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY2_INT_GPIO_PIN); /* 调用中断处理公用函数 清除KEY2所在中断线 的中断标志位，中断下半部在HAL_GPIO_EXTI_Callback执行 */
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(KEY2_INT_GPIO_PIN); /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
/**
* @brief WK_UP 外部中断服务程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void WKUP_INT_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(WKUP_INT_GPIO_PIN); /* 调用中断处理公用函数 清除KEY_UP所在中断线 的中断标志位，中断下半部在HAL_GPIO_EXTI_Callback执行 */
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(WKUP_INT_GPIO_PIN); /* HAL库默认先清中断再处理回调，退出时再清一次中断，避免按键抖动误触发 */
}
/**
* @brief 中断服务程序中需要做的事情
在HAL库中所有的外部中断服务函数都会调用此函数
* @param GPIO_Pin:中断引脚号
* @retval 无
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
delay_ms(20); /* 消抖 */
switch(GPIO_Pin)
{
case KEY0_INT_GPIO_PIN:
if (KEY0 == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* LED0 状态取反 */
LED1_TOGGLE(); /* LED1 状态取反 */
}
break;
case KEY1_INT_GPIO_PIN:
if (KEY1 == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* LED0 状态取反 */
}
break;
case KEY2_INT_GPIO_PIN:
if (KEY2 == 0)
{
LED1_TOGGLE(); /* LED1 状态取反 */
}
break;
case WKUP_INT_GPIO_PIN:
if (WK_UP == 1)
{
BEEP_TOGGLE(); /* 蜂鸣器状态取反 */
}
break;
}
}
/**
* @brief 外部中断初始化程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void extix_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
KEY0_GPIO_CLK_ENABLE(); /* KEY0时钟使能 */
KEY1_GPIO_CLK_ENABLE(); /* KEY1时钟使能 */
KEY2_GPIO_CLK_ENABLE(); /* KEY2时钟使能 */
WKUP_GPIO_CLK_ENABLE(); /* WKUP时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = KEY0_INT_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; /* 下升沿触发 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(KEY0_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* KEY0配置为下降沿触发中断 */
gpio_init_struct.Pin = KEY1_INT_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; /* 下升沿触发 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* KEY1配置为下降沿触发中断 */
gpio_init_struct.Pin = KEY2_INT_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; /* 下升沿触发 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(KEY2_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* KEY2配置为下降沿触发中断 */
gpio_init_struct.Pin = WKUP_INT_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; /* 上升沿触发 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(WKUP_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* WKUP配置为下降沿触发中断 */
HAL_NVIC_SetPriority(KEY0_INT_IRQn, 0, 2); /* 抢占0，子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY0_INT_IRQn); /* 使能中断线1 */
HAL_NVIC_SetPriority(KEY1_INT_IRQn, 1, 2); /* 抢占1，子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY1_INT_IRQn); /* 使能中断线15 */
HAL_NVIC_SetPriority(KEY2_INT_IRQn, 2, 2); /* 抢占2，子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY2_INT_IRQn); /* 使能中断线15 */
HAL_NVIC_SetPriority(WKUP_INT_IRQn, 3, 2); /* 抢占3，子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(WKUP_INT_IRQn); /* 使能中断线0 */
}
HAL库相关注意点
1、回调函数void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
形参是uint16_t GPIO_Pin，把GPIO_PIN_x(x:0~15)作为参数，两者实质类型都是uint16_t。
回调函数会根据参数执行对应引脚的相关程序。
2、HAL库中AFIO时钟会随着GPIO模式的改变而自动使能
如果GPIO模式是外部中断模式,就自动使能AFIO时钟，而不需要单独开启AFIO的时钟
3、回调函数中 if (KEY0 == 0)与外部中断的GPIO配置是不冲突的，KEY0只是单纯的读取KEY0这个GPIOPIN的状态,此宏定义在key.h中
中断服务函数的一般配置步骤
一般情况下中断什么时候清除标志：1.判断标志位 2.实现中断功能程序 3.清除相关中断标志位
拓展
规范的中断处理子程序流程图
1、现场保护和现场恢复
现场保护一定要位于中断处理程序的前面，现场恢复则要位于中断处理的后面。在中断处理前，为了使中断服务子程序的执行不破坏数据或状态，要将这些数据送入堆栈保存起来；中断处理结束后，再返回主程序前，需要把保存的程序内容从堆栈中弹出，恢复原内容。
2、关中断与开中断
在现场保护和现场恢复前关中断，是为了防止有更高优先级的中断进入，避免现场被破坏；在现场保护和现场恢复之后开中断，是为了下一次中断做准备，此时允许更高优先级的中断进入。
3、中断返回
中断服务子程序最后一条指令必须是返回指令RETI。该指令为中断程序的最后一条指令，CPU 执行这一条指令时，将响应中断时的优先级状态寄存器清零，然后从堆栈中弹出两个字节送入程序计数器PC，弹出的第一个字节送入PCH，第二个字节送入PCL。 CPU执行完该指令后，将从原先的断点处继续执行被中断的主程序。
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