4.STM32之中断式按键

1.STM32中断概述

中断优先级

在使用中断式按键之前,我们先去了解一下STM32的中断。
关于这方面可以参考《STM32中断优先级和开关总中断》这篇文档。

STM32外部中断有两个优先级,抢占式优先级和响应优先级(副优先级)。高抢占式优先级的中断可以在低抢占式优先级中断的处理过程中被响应,这被称为中断嵌套。

中断嵌套.png

如图所示,A中断的抢占式优先级更高,因此它可以嵌套在B中断中执行。B中断必须等待A中断的执行完成才能继续执行。优先级属性编号越小表明优先级别越高。

但是当两个中断的抢占式优先级相同时,它们无法进行中断嵌套。后到来的中断必须等之前的中断结束才能被响应。
如果两个抢占式优先级相同的中断同时达到,则系统会根据副优先级来决定先处理哪一个。如果副优先级也相同,则根据中断表中的顺序决定先处理哪一个。

STM32使用的是Cortex-M3内核,Cortex-M3中定义了8个比特位用于设置中断源的优先级,这8个比特位可以有8种分配方式。
同时Cortex-M3允许具有较少中断源时使用较少的寄存器位指定中断源的优先级。
因此STM32把指定中断优先级的寄存器位减少到4位,这4个寄存器位的分组方式如下:
第0组:所有4位用于指定响应优先级
第1组:最高1位用于指定抢占式优先级,最低3位用于指定响应优先级
第2组:最高2位用于指定抢占式优先级,最低2位用于指定响应优先级
第3组:最高3位用于指定抢占式优先级,最低1位用于指定响应优先级
第4组:所有4位用于指定抢占式优先级

可以通过调用STM32的固件库中的函数 NVIC_PriorityGroupConfig( ) 选择使用哪种优先级分组方式,这个函数的参数有下列5种:
NVIC_PriorityGroup_0 => 选择第0组
NVIC_PriorityGroup_1 => 选择第1组
NVIC_PriorityGroup_2 => 选择第2组
NVIC_PriorityGroup_3 => 选择第3组
NVIC_PriorityGroup_4 => 选择第4组

下面以一个简单的例子说明如何指定中断源的抢占式优先级和响应优先级:

//选择使用优先级分组第1组  
NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_1 );   

//使能EXTI0中断  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;  
//指定抢占式优先级别1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
//指定响应优先级别0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init( &NVIC_InitStructure );   

//使能EXTI9_5中断  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
//指定抢占式优先级别0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
//指定响应优先级别1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
开关总中断

在STM32/Cortex-M3中是通过改变CPU的当前优先级来允许或禁止中断。
PRIMASK位:只允许NMI和hard fault异常,其他中断/ 异常都被屏蔽(当前CPU优先级=0)。
FAULTMASK位:只允许NMI,其他所有中断/异常都被屏蔽(当前CPU优先级=-1)。
在STM32固件库中(stm32f10x_nvic.c和stm32f10x_nvic.h) 定义了四个函数操作PRIMASK位和FAULTMASK位,改变CPU的当前优先级,从而达到控制所有中断的目的。

下面两个函数等效于关闭总中断:

void NVIC_SETPRIMASK( void );
void NVIC_SETFAULTMASK( void );

下面两个函数等效于开放总中断:

void NVIC_RESETPRIMASK( void );
void NVIC_RESETFAULTMASK( void );

上面两组函数要成对使用,不能交叉使用。

第一种方法:

NVIC_SETPRIMASK( );  //关闭总中断
NVIC_RESETPRIMASK( );//开放总中断   

第二种方法:

NVIC_SETFAULTMASK( );  //关闭总中断
NVIC_RESETFAULTMASK( );//开放总中断

通常使用

NVIC_SETPRIMASK( );  //Disable Interrupts
NVIC_RESETPRIMASK( );//Enable Interrupts

在3.0的库中已经没有第一种方法

NVIC_SETPRIMASK();  //关闭总中断
NVIC_RESETPRIMASK();//开放总中断

第二种方法:

NVIC_SETFAULTMASK( );  //关闭总中断
NVIC_RESETFAULTMASK( );//开放总中断

也可以用宏定义

#define CLI( )    __set_PRIMASK( 1 )
#define SEI( )    __set_PRIMASK( 0 )

2.程序代码

按键的电路在之前已经给出,可参照上一节。

程序目的:使用中断式按键控制LED灯的开关。
exti.h源代码:
#ifndef __EXTI_H
#define __EXTI_H

#include "stm32f10x.h"

void EXTI_PE4_Init(void);

#endif

exti.c源代码:
#include "stm32f10x.h"
#include "exti.h"

/************************************************************************
PAx ~ PGx 端口的中断事件都连接到了EXTIx,即同一时刻EXTIx只能响应一个端口
多个 GPIO 口的时间无法同一时间响应,但是可以分时复用
EXTI最普通的应用就是接上一个按键,设置为下降沿触发,用中断来检测按键
************************************************************************/
static void NVIC_Configuration( void )
{
    
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    //将优先级组配置成第1组
    NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_1 );
    
    /*****************************************************************************
    NVIC_IRQChannel指需要配置的中断向量。因使用PE4口的按键,所以配置在4通道
    如果使用GPIO_PIN_5~GPIO_PIN9的任意一个,    则配置通道为EXTI9_5_IRQn
    如果使用GPIO_PIN_10~GPIO_PIN15的任意一个,则配置通道为EXTI15_10_IRQn
    ******************************************************************************/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
    NVIC_Init( &NVIC_InitStructure );
    
}

void EXTI_PE4_Init(void)
{
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

    //打开GPIOE时钟和AFIO时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE );
    
    NVIC_Configuration();
    
    // PE4外部中断配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
    GPIO_Init( GPIOE, &GPIO_InitStructure );
    
    GPIO_EXTILineConfig( GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource4 );
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line4;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿中断
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    
    EXTI_Init( &EXTI_InitStructure );
    
}
中断服务函数:
/********************************************************
中断服务函数写在stm32f10x_it_c中,新定义一个函数即可。
它的名字必须要与启动文件startup中的中断向量表定义一致。
中断函数入口的函数名只有下面两种写法:
(1)
EXTI0_IRQHandler    ;EXTI Line 0
EXTI1_IRQHandler    ;EXTI Line 1
EXTI2_IRQHandler    ;EXTI Line 2
EXTI3_IRQHandler    ;EXTI Line 3
EXTI0_IRQHandler    ;EXTI Line 4
(2)
EXTI9_5_IRQHandler    ;EXTI Line 5~9
EXTI15_10_IRQHandler    ;EXTI Line 10~15
********************************************************/
void EXTI4_IRQHandler( void )
{
    //确保产生了 EXTI Line 中断
    if( EXTI_GetITStatus( EXTI_Line4 ) != RESET )
    {
        LED2_REV;
        
        //清除中断标志位
        EXTI_ClearITPendingBit( EXTI_Line4 );
    }
}
主函数main.c:
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "exti.h"

int main(void)
{
    LED_Init();
    LED2(ON);
    
    EXTI_PE4_Init();
    
    while(1)
    {
        //主函数不执行任何动作,只需要等待中断
    }
    
}
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