STM32F4開發板 外部中斷實驗
STM32的中斷分為核心中斷和外部中斷，“核心中斷”在《ARM CM3&CM4權威指南》中也被稱作“系統異常”，如下所示：
今天主要討論外部中斷，即 CMSIS-Core中列舉值為正的異常（見表7.3）。
首先看關鍵詞“中斷線”，即“EXTI線”。STM32F407有23個外部中斷，即23箇中斷線，從EXTI線0到EXTI線22。（此處書中似乎寫成了22箇中斷線，貌似有誤）
我們需要將I/O口與中斷線之間建立對映關係，由於I/O口數量多於23，因此這種對映是多對一的，多個I/O口對應一箇中斷線。以EXTI線0為例，STM32按照GPIOA.0，GPIOB.0，GPIOC.0，GPIOD.0，GPIOE.0，GPIOF.0，GPIOG.0，GPIOH.0，GPIOI.0對應EXTI線0（即PA0，PB0，PC0，PD0，PE0，PF0，PG0，PH0，PI0均可以對應EXTI線0）。實際用到某個I/O引腳時，再通過配置決定具體哪個引腳對應EXTI線0。
接下來看關鍵詞“步驟”，即配置外部中斷的步驟。可以參考STM32的韌體庫函式stm32f4xx_exti.c程式碼和《精通STM32F4（庫函式版）》。
程式碼中的註釋部分可以看到：
##### How to use this driver #####
==================================================
[..] In order to use an I/O pin as an external interrupt source, follow steps
below:
(#) Configure the I/O in input mode using GPIO_Init()
[..]
(@) SYSCFG APB clock must be enabled to get write access to SYSCFG_EXTICRx
registers using RCC_APB2PeriphClockCmd
書中的步驟也基本類似：
1.使能I/O口時鐘，初始化I/O口為輸入。—— GPIO_Init()，RCC_AHB1PeriphClockCmd
2.使能SYSCFG時鐘，設定I/O口與中斷線的對映關係。—— RCC_APB2PeriphClockCmd()，SYSCFG_EXTILineConfig()
3.初始化中斷線（哪條EXTI線，中斷模式是中斷還是事件，觸發方式是下降沿觸發、上升沿觸發還是任意電平觸發，是否使能中斷線）。—— EXTI_Init()
4.配置巢狀中斷向量控制器NVIC。—— NVIC_Init()
5.編寫中斷服務函式。—— EXTI0_IRQHandler()，EXTI1_IRQHandler()，EXTI2_IRQHandler()，EXTI3_IRQHandler()，EXTI4_IRQHandler()，EXTI9_5_IRQHandler()，EXTI15_10_IRQHandler()。這些函式名稱是在.s啟動檔案中定義的。
其實庫函式是個殼，實際操作的還是暫存器，庫函式只是相當於把對暫存器的操作“包起來”。如下所示：
EXTI_Init()操作的暫存器實際是下面這幾個：
這幾個暫存器。。。再說吧
stm32中斷初識與實踐（下）
這一部分我們將使用按鍵作為觸發源，在產生中斷時，實現控制LED燈的亮滅狀態切換。
在具體應用前，我們還需先認識認識EXTI。
EXTI
全稱為External interrupt/event controller，即外部中斷/事件控制器。其管理了20箇中斷/事件線，每條線都有對應的一個邊沿檢測器，用於輸入訊號上升沿和下降沿的檢測。如圖6-1為stm32參考手冊裡的EXTI框圖。
圖6-1
圖中有兩條走向的線路，藍色線路用於產生中斷，綠色線路產生事件。我們從右往左看圖。
查閱按鍵原理圖可知，按鍵按下時，電平狀態由低變高，會在輸入線呈現出一個上升沿訊號，這個訊號到達邊沿檢測電路後，會被上升沿觸發選擇暫存器（EXTI_RTSR）檢測並觸發，輸出有效訊號1給編號3電路，否則輸出無效訊號0。如果電平由高變低，則會被下降沿觸發選擇暫存器（EXTI_FTSR）檢測觸發。
觸發的訊號到達編號3電路，這是一個或閘電路，它的輸入訊號除了來源於邊沿檢測電路，還有來自軟體中斷事件暫存器（EXTI_SWIER）。無論是來自EXTI_SWIER或邊沿檢測電路的訊號，只要有一個是有效訊號1，那麼便可以輸出有效訊號1給編號3電路。編號3電路之後，分為兩條線，一條產生中斷，一條產生事件。
訊號沿著藍色線路產生中斷，編號3輸出訊號到編號4。編號4是一個與閘電路，它的另一個訊號來源是中斷遮蔽暫存器（EXTI_IMR）。眾所周知，與閘電路要求輸入訊號都為1才能輸出1，換言之，如果EXTI_IMR置為0，那麼編號4電路輸出的訊號都為0，只有EXTI_IMR置1時，編號4輸出的訊號才由編號3決定。這樣一來我們可以通過EXTI_IMR來控制是否產生中斷。隨後，編號4電路輸出的訊號會被儲存到掛起暫存器（EXTI_PR）內。最後將EXTI_PR裡的值輸出到NVIC，實現中斷控制。
訊號沿著綠色線路產生事件，最終會輸出一個脈衝訊號。編號3輸出訊號到編號5，編號5也是一個與閘電路，訊號來源於編號3電路和事件遮蔽暫存器（EXTI_EMR）。和編號4的與閘電路一樣，我們可以通過EXTI_EMR來控制是否產生事件。當編號5輸出有效訊號1時會在脈衝發生器（Pulse generator）輸出一個脈衝訊號（無效訊號不會輸出脈衝）。這個脈衝訊號可以給其他外設電路使用，如TIM、ADC等等，一般用來觸發TIM或ADC開始轉換。
EXTI的中斷/事件線
EXTI有20條中斷/事件線，其中有16條用於GPIO線上的外部中斷/事件，佔用EXTI0~EXTI15，其他4條用於特定外設的外部中斷/事件。如圖6-2。
圖6-2
可以通過操作AFIO的四個外部中斷配置暫存器（AFIO_EXTICR1~AFIO_EXTICR4）的EXTIx[3:0]位選擇配置PAx、PBx、PCx...PGx等引腳。如圖6-3為AFIO_EXTICR1暫存器描述。
圖6-3
EXTI_InitTypeDef
EXTI_InitTypeDef是EXTI初始化結構體，其定義在stm32f10x.h檔案中，如圖6-4所示。
圖6-4
有四個結構體成員，
- EXTI_Line：中斷/事件線，可選擇EXTI0~EXTI19，如圖6-2所示；
- EXTI_Mode：EXTI模式，可設定產生中斷（EXTI_Mode_Interrupt）或產生事件（EXTI_Mode_Event）；
- EXTI_Trigger：EXTI邊沿觸發，可選擇上升沿觸發（EXTI_Trigger_Rising）、下降沿觸發（EXTI_Trigger_Falling）或者上升沿下降沿都觸發（EXTI_Trigger_Rising_Falling）；
- EXTI_LineCmd：使能（ENABLE）/失能（DISABLE）EXTI線。
開始實驗
按鍵按下時，產生電平變化，EXTI檢測到上升沿訊號，觸發中斷，執行中斷服務函式，實現LED燈的亮滅切換。
簡要分析下程式設計要點：
- 初始化產生中斷的外設（GPIO）；
- 配置NVIC；
- 初始化EXTI；
- 中斷服務函式；
- main函式
NVIC配置
我們先對NVIC進行配置，將其封裝為函式NVIC_Configuration()，供後續呼叫。
/**
* @brief NVIC配置
* @param 無
* @retval 無
*/
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); // 配置優先順序分組
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 配置按鍵中斷源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 搶佔優先順序為1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 子優先順序為1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中斷暫存器
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
NVIC配置部分，需要配置優先順序分組、中斷源、搶佔優先順序、子優先順序以及使能中斷暫存器等。關於優先順序分組配置以及NVIC_InitTypeDef結構體分析，已在上篇文章裡詳細說明，讀者可點選進入閱讀。
EXTI中斷配置
/**
* @brief EXTI按鍵中斷配置
* @param 無
* @retval 無
*/
void EXTI_Key_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/* 呼叫函式配置NVIC */
NVIC_Configuration();
/* 初始化GPIO */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空輸入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* 初始化EXTI */
// 配置中斷線的輸入源
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 配置中斷線為EXTI0
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 配置為中斷模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;// 上升沿觸發中斷
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中斷
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
這個配置函式裡用到了GPIO和EXTI兩個初始化結構體，對其分別進行初始化配置，同時呼叫NVIC_Configuration()函式配置NVIC。
其中，
- GPIO_EXTILineConfig()韌體函式是對AFIO_EXTICR1的操作，所以我們需要開啟AFIO時鐘；
- 需要把GPIO配置為輸入模式（浮空輸入），由外部電路決定引腳狀態；
- 通過查閱按鍵原理圖可得，按鍵引腳為PA0，可得GPIO埠源和引腳源，並將其中斷線配置為EXTI0；
- 由按鍵原理圖可得，按鍵按下時為高電平，所以使用上升沿觸發中斷。
中斷服務函式
上篇文章裡已經說明中斷服務函式名應在啟動檔案裡找到，並統一寫在stm32f10x_it.c檔案中。
/**
* @brief EXTI0線中斷服務函式
* @param 無
* @retval 無
*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) // 確保產生了EXTI0線中斷
{
LED_TOGGLE; // LED燈狀態切換
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);// 清除中斷標誌位
}
}
需要先確保是否產生了中斷，這一步我們直接呼叫stm32f10x_exti.c檔案裡的庫函式EXTI_GetITStatus()，通過其返回值判斷。EXTI_GetITStatus()函式操作的是中斷遮蔽暫存器（EXTI_IMR）和掛起暫存器（EXTI_PR），通過兩個暫存器的值判斷是否產生中斷,。由圖6-1功能框圖可得，如果相應線的EXTI_IMR和EXTI_PR都置1，則返回“SET”，即產生中斷。具體的原始碼實現可檢視3.5版本的stm32f10x韌體庫。
LED_TOGGLE是一個巨集，在巨集裡實現LED狀態切換。具體的實現在專欄（stm32）：GPIO輸入——按鍵檢測文章裡已經有過說明，讀者可移步閱讀。
中斷服務實現後，需要清除該中斷線的中斷標誌位，以免下次程式判斷失誤。
main函式
int main(void)
{
LED_GPIO_Config(); // LED埠初始化
EXTI_Key_Config(); // EXTI按鍵中斷配置
while(1){} // 等待中斷產生
}
當按鍵按下時，即進入中斷，執行中斷服務函式，完成實驗。
至此，stm32的中斷總結完成了，文字有點多，耐心看完，肯定會有所收穫。