《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第十二章 外部中断实验

正点原子运营

第十二章 外部中断实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

前两章介绍了GPIO在输出模式和输入模式下最基本的的操作，本章将介绍如何将GPIO引脚作为外部中断输入来使用。通过本章的学习，读者将学习到GPIO作为外部中断输入的使用。

本章分为如下几个小节：

12.1 硬件设计

12.2 程序设计

12.3 下载验证

12.1 硬件设计

12.1.1 例程功能

1. 按下WKUP按键，LED0状态翻转。

2. 按下KEY0按键，LED1状态翻转。

12.1.2硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

       LED1 - PE5

2. 按键

       WKUP - PA0

       KEY0 - PE4

12.1.3 原理图

本章实验使用的两个M144Z-M3最小系统板STM32F103版板载按键，分别为KEY0按键和WKUP按键，其于板载MCU的连接原理图，如下图所示：                                 

图12.1.3.1 按键与MCU的连接原理图

从上面的原理图中可以看出，WKUP按键和KEY0按键的一端连接到了电源正极，而另一端分别与MCU的PA0引脚和PE4引脚相连接，并且在上一小节的介绍中，也说明了对于该硬件设计，PA0引脚和PE4引脚应当配置为下拉，这样一来，在按键被按下的时候，PA0引脚或PE4引脚就会从原来的低电平状态变为高电平状态，在这期间就会有一个上升沿的跳变，因此可以使用该上升沿信号作为中断的触发源。

12.2 程序设计

12.2.1 HAL库的GPIO驱动

针对本章的实验要求，仅需将对应的GPIO引脚配置为下拉并且上升沿触发中断模式即可，请见第10.2.1小节中配置GPIO引脚的相关内容。

①: 配置EXTI中断

该函数用于配置NVIC（嵌套向量中断控制器）中外设的中断优先级，因此不仅能用于配置EXTI的中断，还能配置其他外设等的中断，其函数原型如下所示：

1. void HAL_NVIC_SetPriority( IRQn_Type IRQn,
   
2.                              uint32_t PreemptPriority,
   
3.                              uint32_t SubPriority);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表12.2.1.1 函数HAL_NVIC_SetPriority()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表12.2.1.2 函数HAL_NVIC_SetPriority()返回值描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include"stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     /* 配置EXTI0的中断优先级 */
   
5.     HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
   
6. }

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②: 使能EXTI中断

该函数用于使能NVIC（嵌套向量中断控制器）中外设的中断优先级，因此不仅能用于使能EXTI的中断，还能使能其他外设等的中断，其函数原型如下所示：

1. void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表12.2.1.3 函数HAL_NVIC_EnableIRQ()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表12.2.1.4 函数HAL_NVIC_EnableIRQ()返回值描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     /* 使能EXTI0中断 */
   
5.     HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
   
6. }

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12.2.2外部中断驱动

本实验的外部中断驱动主要就是配置GPIO引脚作为EINT的外部中断源，并在其对应的中断回调函数中处理按键被按下后执行的操作。

外部中断驱动中，对GPIO引脚、SYSCFG、EINT的相关定义，如下所示：

1. #define WKUP_INT_GPIO_PORT         GPIOA
   
2. #define WKUP_INT_GPIO_PIN          GPIO_PIN_0
   
3. #define WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE()                                     \
   
4.                                      do {                                \
   
5.                                          __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  \
   
6.                                      } while (0)
   
7. #define WKUP_INT_IRQn              EXTI0_IRQn
   
8. #define WKUP_INT_IRQHandler        EXTI0_IRQHandler
   
9. #define KEY0_INT_GPIO_PORT         GPIOA
   
10. #define KEY0_INT_GPIO_PIN          GPIO_PIN_15
    
11. #define KEY0_INT_GPIO_CLK_ENABLE()                                     \
    
12.                                      do {                                \
    
13.                                          __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  \
    
14.                                      } while (0)
    
15. #define KEY0_INT_IRQn              EXTI15_10_IRQn
    
16. #define KEY0_INT_IRQHandler        EXTI15_10_IRQHandler

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外部中断驱动中，外部中断的初始化函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   初始化外部中断
   
3. *@param   无
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. void exti_init(void)
   
7. {
   
8.    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
   
9.    
   
10.     /* 使能GPIO端口时钟 */
    
11.    WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE();
    
12.    KEY0_INT_GPIO_CLK_ENABLE();
    
13.    
    
14.     /* 配置WKUP控制引脚 */
    
15.    gpio_init_struct.Pin = WKUP_INT_GPIO_PIN;
    
16.    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
    
17.    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    
18.    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
19.    HAL_GPIO_Init(WKUP_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
20.    
    
21.     /* 配置KEY0控制引脚 */
    
22.    gpio_init_struct.Pin = KEY0_INT_GPIO_PIN;
    
23.    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
    
24.    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    
25.    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
26.    HAL_GPIO_Init(KEY0_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
27.    
    
28.     /* 配置中断优先级并使能中断 */
    
29.    HAL_NVIC_SetPriority(WKUP_INT_IRQn, 0, 0);
    
30.    HAL_NVIC_EnableIRQ(WKUP_INT_IRQn);
    
31.    HAL_NVIC_SetPriority(KEY0_INT_IRQn, 0, 0);
    
32.    HAL_NVIC_EnableIRQ(KEY0_INT_IRQn);
    
33. }

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在外部中断的初始化函数中，除了使能按键对应GPIO端口的时钟，还配置了对应的EXTI中断。

在外部中断的初始化函数中，开启了两个EXTI的中断，因此需要编写这两个EXTI中断对应的中断回调函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   WKUP按键外部中断服务函数
   
3. *@param   无
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. voidWKUP_INT_IRQHandler(void)
   
7. {
   
8.    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(WKUP_INT_GPIO_PIN);
   
9. }
   
10. /**
    
11. *@brief   KEY0按键外部中断服务函数
    
12. *@param   无
    
13. *@retval  无
    
14. */
    
15. voidKEY0_INT_IRQHandler(void)
    
16. {
    
17.    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY0_INT_GPIO_PIN);
    
18. }
    
19. /**
    
20. *@brief   HAL库外部中断回调函数
    
21. *@param   GPIO_Pin: 外部中断线对应的引脚
    
22. *@retval  无
    
23. */
    
24. voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    
25. {
    
26.     /* 机械按键消抖（仅演示，切勿在实际工程的中断服务函数种进行阻塞延时） */
    
27.    delay_ms(20);
    
28.    
    
29.     switch (GPIO_Pin)
    
30.     {
    
31.          case WKUP_INT_GPIO_PIN:    /* WKUP按键对应引脚发生中断 */
    
32.          {
    
33.              LED0_TOGGLE();          /* 翻转LED0状态 */
    
34.              break;
    
35.          }
    
36.          case KEY0_INT_GPIO_PIN:    /* KEY0按键对应引脚发生中断 */
    
37.          {
    
38.              LED1_TOGGLE();          /* 翻转LED1状态 */
    
39.              break;
    
40.          }
    
41.     }
    
42. }

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在按键被按下的一瞬间，其与MCU连接的GPIO引脚会收到一个上升沿的信号，就会触发EXTI的中断，并运行对应中断回调函数。

12.2.3 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
   
4.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
   
5.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
   
6.    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
   
7.    led_init();                         /* 初始化LED */
   
8.    exti_init();                        /* 初始化外部中断 */
   
9.    
   
10.     while (1)
    
11.     {
    
12.          
    
13.     }
    
14. }

复制代码

本实验的应用代码很简单，在初始化完LED和外部表中断后，就进入一个什么都不做的while循环，这是因为按键控制LED亮灭状态翻转的操作都在对应EXTI的中断回调函数中完成了。

12.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，可以看到板子上的LED0和LED1默认是处于熄灭的状态，若此时按下WKUP按键，则能够看到LED0的亮灭状态发生了一次翻转，同样的，若此时按下KEY0按键，则能够看LED1的亮灭状态发生了一次翻转，与预期的实验现象效果相符。