EXTI外部中断

1. 中断系统

中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件（中断源），使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行。

中断优先级：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源。

中断嵌套：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。可以简单地理解为将中断程序作为另一个主程序又套了一个中断。

2. STM32中断

68个可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设。
使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级。

3. NVIC 基本结构

NVIC，嵌套中断向量控制器。用于统一分配中断优先级和管理中断，是一个内核外设。

为了避免CPU出现过多线引，并且中断同时申请，产生很多拥堵，设计了一个叫号系统，这就是NVIC。

3.1 NVIC 优先级分组

为了处理不同的优先级，采用了分组的设计，NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0-15）决定，这4位可以进行切分，分为高 $n$ 位的抢占优先级

抢占优先级高的可以中断嵌套。响应优先级高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队。

3.2 EXTI

EXTI是（External interrupt/event controller）的缩写，外部中断/事件控制器的简称。管理控制器的 20个中断/事件线，每个中断/事件线都对应一个边沿检测器，可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测，可以实现对每个中断/事件线进行单独配置，可单独配置为中断或事件及其相对应的触发事件的属性。

EXTI由19个产生事件/中断要求的边沿检测器组成。每个输入线可以独立地配置输入类型（脉冲或挂起）和对应的触发事件（上升沿、下降沿、双边沿触发）。每个输入线都可以被独立的屏蔽。

STM32每个GPIO都可以触发一个外部中断，GPIO中断以组为单位，同组同一时间只能用一个。

比如PA0、PB0、PC0、PD0、PE0和PG0为一组，如果PA0作为外部中断源，那么同组的其它GPIO（PB0、PC0、PD0、PE0和PG0）就不能再，只能使用类似于PB1、PC2这种数字序号不同的外部中断源。

warning

但是这个分组是不可以改的哦！它在STM32里面是固定的。它是按引脚序号（数字）进行分组的。

4. NVIC 配置函数

4.1 NVIC初始化

首先我们来看下基本的几个结构体：

NVIC_Type: 中断控制器的寄存器结构体，包含了中断使能寄存器、中断优先级寄存器等。

typedef struct
{
  // 中断使能寄存器组 (Interrupt Set-Enable Registers)
  // 每个bit对应一个中断的使能状态，共8个32位寄存器（支持最多256个中断）
  __IO uint32_t ISER[8];                      
       uint32_t RESERVED0[24];  // 保留区域，用于对齐内存地址
                                   
  // 中断清除使能寄存器组 (Interrupt Clear-Enable Registers)
  // 用于禁用中断，与ISER对应
  __IO uint32_t ICER[8];                      
       uint32_t RSERVED1[24];  // 保留区域（注意这里有拼写错误：应为RESERVED1）                                    
  
  // 中断挂起设置寄存器组 (Interrupt Set-Pending Registers)
  // 用于手动触发中断
  __IO uint32_t ISPR[8];                      
       uint32_t RESERVED2[24];  // 保留区域                                   
  
  // 中断挂起清除寄存器组 (Interrupt Clear-Pending Registers)
  // 用于清除挂起状态
  __IO uint32_t ICPR[8];                      
       uint32_t RESERVED3[24];  // 保留区域                                   
  
  // 中断活跃状态寄存器组 (Interrupt Active Bit Registers)
  // 只读，显示当前正在处理的中断
  __IO uint32_t IABR[8];                      
       uint32_t RESERVED4[56];  // 保留区域                                   
  
  // 中断优先级寄存器组 (Interrupt Priority Registers)
  // 每个8位字段配置一个中断的优先级（实际使用的位数取决于芯片实现）
  __IO uint8_t  IP[240];                      
       uint32_t RESERVED5[644];  // 保留区域                                  
  
  // 软件触发中断寄存器 (Software Trigger Interrupt Register)
  // 通过写入中断号来软件触发中断
  __O  uint32_t STIR;                         
} NVIC_Type;

NVIC_InitTypeDef: 中断初始化结构体，包含了中断通道、中断优先级、中断使能等信息。

typedef struct
{
  uint8_t NVIC_IRQChannel;                    
  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;  
  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;         
  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;         
} NVIC_InitTypeDef;

NVIC_PriorityGroupConfig: 中断优先级分组函数，用于设置中断优先级分组。

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
  
  /* Set the PRIGROUP[10:8] bits according to NVIC_PriorityGroup value */
  SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}

使能一个串口1的中断，同时设置抢占式优先级为1，响应式优先级为 2：

void NVIC_Example_Config(void){
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn; // 给个串口1的中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriorty = 1; // 抢占优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriorty = 2; // 响应优先级2
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

4.2 EXTI配置函数

首先我们看下EXTI相关的结构体：

EXTI_TypeDef: EXTI外设寄存器结构体，包含了中断屏蔽寄存器、事件屏蔽寄存器、上升沿触发选择寄存器、下降沿触发选择寄存器、软件中断事件寄存器和挂起寄存器等。

typedef struct
{
  __IO uint32_t IMR;   // Interrupt Mask Register（中断屏蔽寄存器）
  __IO uint32_t EMR;   // Event Mask Register（事件屏蔽寄存器）
  __IO uint32_t RTSR;  // Rising Trigger Selection Register（上升沿触发选择寄存器）
  __IO uint32_t FTSR;  // Falling Trigger Selection Register（下降沿触发选择寄存器）
  __IO uint32_t SWIER; // Software Interrupt Event Register（软件中断事件寄存器）
  __IO uint32_t PR;    // Pending Register（挂起寄存器）
} EXTI_TypeDef;

tip

“IMR管中断，EMR管事件；RTSR上升，FTSR下降；SWIER软件触发，PR记得清！”

EXTI_InitTypeDef: EXTI初始化结构体，包含了中断线、工作模式、触发方式和使能状态等信息。

typedef struct
{
  uint32_t EXTI_Line;               // 选择要配置的EXTI线（如EXTI_Line0~EXTI_Line15）
  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;       // 工作模式：中断（Interrupt）或事件（Event）
  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; // 触发方式：上升沿、下降沿或双边沿
  FunctionalState EXTI_LineCmd;     // 使能（ENABLE）或禁用（DISABLE）该EXTI线
} EXTI_InitTypeDef;

电路有两个按键分别为KEY1、KEY2，两个LED分别为D1、D2。使用中断方式实现以下两个功能：

KEY1按键按下，D1点亮；
KEY2按键按下，D2点亮。

这里的中断初始化函数：

void NVIC_Example_Init(void){
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

    KeyInit();

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // 使能GPIO的复用时钟功能，因为配置外部中断的寄存器（AFIO_EXTICRx）之前要先打开AFIO时钟。

    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);// 将PB组对应的IO口映射到外部中断的EXTI0和EXTI1上。

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line_0 | EXTI_Line_1; //  选择EXTI0和EXTI1
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 选择中断模式
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 选择下降沿触发
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能EXTI0和EXTI1
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // 初始化EXTI0和EXTI1

    // 别忘了！在NVIC大管家这里配置中断优先级
    NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
    NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);
    NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 5);
    NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 6);
}

1. 中断系统​

2. STM32中断​

3. NVIC 基本结构​

3.1 NVIC 优先级分组​

3.2 EXTI​

4. NVIC 配置函数​

4.1 NVIC初始化​

4.2 EXTI配置函数​