本文主要讲解中断、EXTI外部中断、NVIC、以及相应代码介绍。

一、简介

        在嵌入式系统中，中断是一种核心机制，中断是指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。接下来我会简要介绍中断系统，中断优先级以及中断嵌套。

1.中断系统  

        中断系统是管理和执行中断的逻辑结构。

2.中断优先级

       中断优先级是指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（根据程序设计的需求，自己设置）。

3.中断嵌套

       中断嵌套是指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。

4.中断执行流程

图1 中断执行流程

      图一前部分在断点位置发生中断，图1后半部分有多个断点属于嵌套中断。

5.中断其余知识

     中断函数不需要调用，由硬件自动调用这个函数。

     STM中断为68个可屏蔽中断通道，包含EXTI外部中断、TIM定时器、ADC模数转换器、USART串口、SPI通信、I2C通信、RTC实时时钟等多个外设。

二、NVIC

1.NVIC定义及结构

     NVIC：全称嵌套中断向量控制器，是一个内核外设，是CPU的小助手

     作用：统一分配中断优先级以及管理中断

图2 NVIC基本结构 

      在中断其余知识中我们可以了解到，STM32的中断非常多，如果将这些中断全部接到CPU上，CPU还得引出很多线进行适配，设计很麻烦，并且如果很多中断同时申请，中断很多产生拥挤，CPU会很难处理，以及中断分配的任务就交给了NVIC。

      图二中的红色圈出位置是指，一个外设可能会同时占用多个中断通道，所有这里有n条线。

      NVIC具有多个输入口，一个输出口，NVIC根据中断优先级，告知CPU先处理哪个中断。

2.NVIC优先级分组

     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。

     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位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级。（值越小，优先级越高）

     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。

三、EXTI

1.EXTI基本概念

    EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序

   支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发

   支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断

   通道数：16个GPIO_Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒

   触发响应方式：中断响应/事件响应

   总结：中断响应是正常的流程，引脚电平变化触发中断，事件响应不会触发中断，而是触发别的外设操作，属于外设之间的联合工作

                                                         图3     EXTI基本结构

        每个GPIO有16个引脚（也就是PIN），所以进来了16根线，但是前面了解到EXTI模块只有16个GPIO的通道，如果每个引脚都占用一个通道，那么EXTI的16个通道显然不够用。所以我们引入了AFIO中断引脚选择的电源模块。

2.AFIO

       AFIO就是一个数据选择器，将GPIO外设的16个引脚选择其中一个连接到后面的EXTI的通道里。所以说相同的Pin不能同时触发中断，因为类似与PA0，PB0，PC0经过AFIO选择之后只有其中一个能接到EXTI的通道0上。

3.举例介绍

        对EXTI有了基本的概念了解后，我们来举例子来具体讲解执行过程，现在假设我们将对外式红外传感器连接到GPIOB的PIN14引脚上，我们需要在检测成功时显示检测成功数（从0依次加1），首先EXTI检测GPIOB的PIN14引脚的电平变换，当检测成功时，AFIO中断引脚选择模块将PIN14传到EXTI模块，然后EXTI模块通过EXTI10_15,将其传递给NVIC，然后NVIC根据优先级，传递给CPU。

        注意：这里我们可以看到本来EXTI有20个通道输出，但是在结构图中可以看到，ST公司将NVIC的9~5和15~10分到了一个通道里。下面的20就是指事件响应。

四、代码讲解

       我们继续采用之前的例子，将对外式红外传感器连接到GPIOB的PIN14引脚上，我们需要在检测成功时显示检测成功数（从0依次加1）。

1.外部中断配置

第一步：配置RCC，将涉及的外设时钟打开

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //配置RCC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

EXIT与NVIC的时钟都是打开的

第二步：配置GPIO，选择端口为输入模式

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 				  // 配置GPIO口
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);

第三步：配置AFIO, 选择所用的GPIO，连接到后面的EXTI

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);  //配置AFIO

这里使用的函数是GPIO函数，上一篇对于GPIO的讲解缺少了四个函数讲解，现在对其补充。

void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

作用：锁定GPIO配置，调用该函数，参数指定某个引脚，那这个引脚的配置就会被锁定，防止意外更改

void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);

作用：配置AFIO的事件输出功能

void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState);

作用：配置AFIO的事件输出功能

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);

第一个参数：重映射的方式 第二个参数：新的状态

作用：进行引脚重映射

void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);

作用：配置AFIO的数据选择器，选择想要的中断引脚

void GPIO_ETH_MediaInterfaceConfig(uint32_t GPIO_ETH_MediaInterface);

作用：和以太网相关

第四步：配置EXTI，选择边沿触发方式，比如上升沿、下降沿或双边沿，选择触发响应方式，可以选择中断响应或事件响应

	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;                   //配置EXIT     
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

第五步、配置NVIC，选择中断的合适优先级

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //  配置NVIC
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

最后，经过NVIC，外部中断信号就能进入CPU了

2.配置EXTI

1.EXTI库函数

void EXTI_DeInit(void);

作用：将EXTI的配置清除，恢复成上电默认的状态

void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

作用：根据EXTI_InitStruct结构体里的参数配置EXTI外设（初始化EXTI用这个函数）

void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

作用：可以把参数传递的结构体变量赋一个默认值

void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);

作用：软件触发外部中断，调用该函数，参数给一个指定的中断线（EXTI_Line）

FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);

作用：获取指定的标志位是否被置1了

总结：主程序里查看和清除标志位

void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);

作用：对置1的标志位清除

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

作用：获取中断标志位是否被置1了

void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);

作用：清除中断挂起标志位

总结：中断函数里查看和清除标志位

2.配置EXTI

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = ;

作用：指定需要配置的中断线

EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ;

ENABLE或DISENABLE

作用：指定选择的中断线新状态

EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = ;

EXTI_Mode_Interrupt = 0x00,（中断模式）

EXTI_Mode_Event = 0x04（事件模式）

作用：指定外部中断线的模式，选择中断模式或事件模式

EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = ;

EXTI_Trigger_Rising = 0x08,（上升沿触发）（0->1）

EXTI_Trigger_Falling = 0x0C,  （下降沿触发）(1->0)

EXTI_Trigger_Rising_Falling = 0x10（双边沿触发）(0->1或1->0)

作用：指定触发信号的有效边沿

EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

3.配置NVIC

1.NVIC库函数

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

参数：中断分组的方式

作用：中断分组

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

作用：根据结构体里指定的参数初始化NVIC（初始化NVIC用这个函数）

void NVIC_SetVectorTable(uint32_t NVIC_VectTab, uint32_t Offset);

作用：设置中断向量表

void NVIC_SystemLPConfig(uint8_t LowPowerMode, FunctionalState NewState);

作用：系统低功耗配置

2.配置NVIC

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //中断分组

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;          //  配置NVIC

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = 通道;

作用：指定中断通道开启还是关闭

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ;

作用：指定中断通道是使能还是失能，ENABLE或DISENABLE

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;

作用：指定通道的抢占优先级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = ;

作用：指定通道的响应优先级

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

5.对外式红外传感器总代码

依旧是模块化编程，该代码只是中断的.c文件

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t CountSensor_Count;

void CountSensor_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //配置RCC时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 				  // 配置GPIO口
	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);
	
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);  //配置AFIO
	
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;                   //配置EXIT     
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //  配置NVIC
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
} 

uint16_t CountSensor_Get(void)         // 获取次数
{
	return CountSensor_Count;
}

void EXTI15_10_IRQHandler(void)        //中断函数
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)      //中断标志位的判断
	{
		CountSensor_Count++;
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);  //清除中断标志位
	}
}

ps:中断函数的名字需要在启动文件中获取，并非自己定义 

6.main.c 

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSensor.h"


int main(void)
{
	OLED_Init();
	CountSensor_Init();
	OLED_ShowString(1, 1, "Count:");

	while (1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5);
	}	
}

7.OLED.c

      这里我外接了一个屏幕来进行计数操作，代码很简单直接调用就好，因此不过多介绍。

五、总结 

       其实，代码本质上和上一篇Hello world没有过多区别，本篇需要理解中断的配置，以及在做实际项目是如何正确考虑优先级，以及正确使用中断。