STM323：ERXI和NVIC

1.外部中断EXTI

EXTI：External interrupt/event controller外部中断/事件控制器

1.外部中断基础知识

1.STM32外部中断框架

中断的概念：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件，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。

1. 有20条外部中断线
2. 有十六条是GPIO的中断线（0~15），同一个引脚号对应同一个line
3. 第十九条line只在有ETH互联设备上才存在
4. GPIO的中断线要启用必须先要配置AFIO的寄存器EXTICRx

2.STM32外部中断机制框架

1. 边沿检测：上升沿，下降沿或者双边沿
2. 软件配置中断或者事件寄存器
3. 屏蔽中断寄存器或事件寄存器
4. 请求挂起寄存器
5. 中断则发送给NVIC中断控制器
6. 事件则产生一个脉冲响应

2.复用功能

1.什么是复用功能？

处理器的引脚本身默认就是一个普通的GPIO，但是它还可以被复用成其他功能，我们称之为一个引脚的复用功能

3.重映射

1.什么是重映射？

重映射属于复用功能的另外一个功能，可以把具有特殊功能的引脚，分配到其他引脚上去

如果某个功能被重映射了，那么这个功能将不再遵循其默认的默认分配。

2.中断嵌套控制器NVIC

NVIC：Nested Vectored Interrupt Controller 嵌套向量中断控制器

1.中断向量表

Cortex-M3内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断（异常）和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置。但是，STM32并没有使用CM3内核的全部东西，而是只用了它的一部分。STM32有84个中断，包括16个内核中断（异常）和68个可屏蔽中断， 具有16级可编程的中断优先级。而STM32F103系列上面，16个内核中断（异常）不变， 而可屏蔽中断只有60个（在107系列才有68个）

优先级号越小，优先级越高。

2.中断优先级分组

这60个中断，怎么管理呢？这就涉及到STM32的中断分组。STM32可以将中断分成5个 组，分别为组0-4；同时，对每个中断设置一个抢占优先级和响应优先级。分组配置是由 SCB->AIRCR寄存器的bit10-8来定义的。SCB->AIRCR是在哪里的呢？由于这是CM3内核定义的

具体的分配关系如下所示：

CM3中定义了8个Bit用于设置中断源的优先级，而STM32只选用其中的4个Bit。抢占优先级的级别高于响应优先级，而数值越小所代表的的优先级越高，介绍一下抢占优先级、响应优先级的区别：

• 高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的；
• 抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断；
• 抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行；
• 如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；（中断号）

除此之外有两点需要注意：

• 打断的情况只会与抢占优先级有关， 和响应优先级无关！（中断嵌套）
• 一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，比如分组2，设置好分组之后一般不会再改变分组。随意改变分组会导致中断管理混乱，程序出现意想不到的执行结果。

3.中断优先级控制函数结构体

中断优先级控制函数

• NVIC_SetPriorityGrouping()。

中断优先级控制结构体参数 NVIC_InitTypeDef

• NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪一个中断，这个可以在stm32f10x.h文件 中查到每个中断对应的名字，如USART1_IRQn；
• NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义此中断的抢占优先级别； NVIC_IRQChannelSubPriority：定义此中断的响应优先级别；
• NVIC_IRQChannelCmd：该中断是否使能。

NVIC_Init()函数初始化NVIC寄存器

IRQn ： Interrupt Request Number 中断请求编号或中断号

4.中断优先级设置步骤

1、系统运行后先设置中断优先级分组。调用函数。

2、针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级。

3、如果需要挂起/解挂，查看中断当前激活状态，分别调用相关函数即可。

5.项目：外部中断按键控制LED灯

按键控制LED的开发流程：

第一步：使能功能复用时钟

第二布，配置复用寄存器

第三步，配置中断屏蔽寄存器

固件库按键控制LED灯

外部中断EXTI结构体：

typedef struct {

uint32_t EXTI_Line;

EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;

EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;

FunctionalState EXTI_LineCmd;

}EXTI_InitTypeDef;

外部中断EXTI相关库函数：

void EXTI_DeInit(void);

voidEXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);

void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);

FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);

void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);

ITStatusEXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

voidEXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

检查指定的 EXTI 中断线路是否发生了中断请求，即查询该线路的中断标志位（Interrupt Flag）是否被置位。

工作原理

当配置好的外部中断触发条件（如上升沿）发生时，硬件会自动将对应的中断挂起位 置1。这个函数就是去读取这个状态位的值。

// 方式1：最常用的判断方式（推荐）
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
{
// 中断发生了，执行处理代码
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}

软件流程设计

• 初始化GPIO、AFIO（EXTI）外设时钟
• 初始化GPIO按键，初始化LED引脚
• 连接GPIO引脚到EXTI
• 初始化EXTI外部中断条件
• NVIC
• 初始化NVIC嵌套中断控制器

编写外部中断函数

• 判断中断发生控制LED灯

#include "stm32f10x.h" #include "Exti.h" void Exti_Init(void) { GPIO_InitTypeDef Gpio_Initstructure; EXTI_InitTypeDef Exti_Initstructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstructure; // RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); Gpio_Initstructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; Gpio_Initstructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&Gpio_Initstructure); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0); // Exti_Initstructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; Exti_Initstructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; Exti_Initstructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; Exti_Initstructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&Exti_Initstructure); // NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_Initstructure); }

过程详解：

1.结构体声明和时钟使能

GPIO_InitTypeDef Gpio_Initstructure;
EXTI_InitTypeDef Exti_Initstructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstructure;

// 开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

注：如果不开启AFIO时钟，

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);将不会把PA0引脚连接到EXTI_Line0。实际上是在操作 AFIO 模块的寄存器。

引脚与EXTI的映射关系保持默认或随机，在STM32中，EXTI线默认没有连接到任何GPIO引脚，或者保持上一次的状态。

2.配置GPIO引脚

3.连接GPIO引脚到EXTI线路

PIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);

建立映射关系
将物理引脚PA0连接到EXTI_Line0中断线

注：多个引脚可共享同一条EXTI线（如PA0和PB0都连到EXTI_Line0）

4.配置EXTI模块（中断条件设置）

Exti_Initstructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 选择EXTI线路0
Exti_Initstructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式
Exti_Initstructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发
Exti_Initstructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能该线路
EXTI_Init(&Exti_Initstructure); // 应用配置

EXTI_Trigger_Rising：上升沿触发（低→高）

EXTI_Trigger_Falling：下降沿触发（高→低）

EXTI_Trigger_Rising_Falling：双边沿触发（变化就触发）

5.配置NVIC

// 1. 设置优先级分组
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

NVIC_PriorityGroup_2：2位抢占优先级，2位子优先级

抢占优先级：决定是否能打断其他中断（高优先级可抢占低优先级）

子优先级：相同抢占优先级时的响应顺序

// 2. 配置具体中断通道
NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 中断号
NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 抢占优先级
NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 子优先级
NVIC_Initstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断
NVIC_Init(&NVIC_Initstructure);

硬件流程：
1. 按键按下 → PA0电平：高 → 低
2. EXTI检测到下降沿 →设置中断标志位
3. NVIC检查优先级 → 中断当前程序（如果允许）
4. CPU跳转到中断服务函数

[物理世界]
手指按下按键
↓
[芯片引脚]
PA0与GND接通 → 电压3.3V→0V
↓
[芯片内部GPIO]
检测到PA0=0（之前是1）
↓
[芯片内部EXTI]
发现"1→0"下降沿 →置位中断标志
↓
[芯片内部连线]
通过金属线发送IRQ6信号
↓
[芯片内部NVIC]
接收信号 →检查优先级→ 通知CPU
↓
[CPU核心]
暂停主程序 → 跳转到你的中断函数
↓
[执行代码]
你的灯控逻辑：亮1秒 → 灭1秒
↓

[检查]

EXTI_GetITStatus() ： 确认是PA0中断

↓

[清理]

EXTI_ClearITPendingBit() ：清除中断标志

↓
[返回]
CPU回到主程序继续执行

补充：weak：弱定义；如果用户没有自己定义的中断函数，则系统默认执行系统自定义的中断函数，如果用户有定义中断函数则优先执行用户的中断函数。