STM32物联网套件基础版05-外部中断

前言

上一节我们学习了单片机独立按键操作，实际上我们采用的是查询的方法，MCU实时检测有无按键按下比较占用MCU资源，本节我们将使用中断的方法实现按键操作。

一、基础知识

1. STM32物联网套件简介

STM32物联网套件目前有两个版本：基础版和高级版，后续会增加应用版本和语音版，核心板均采用STM32F103C8T6核心板，基础版主要元器件如下所示：

高级版版主要元器件如下所示：

STM32物联网套件致力于带领大家入门物联网，不仅学习STM32，也了解转微信小程序开发、物联网服务器后台开发，真正做到了解一个物联网项目的方方面面，基于此，我们定制了一套通用的WIFI通讯协议(可以理解为类似AT指令，不过集成度更高，几条指令就可以直连接云平台)，如三条指令连接腾讯云实例。

后续我们会继续增加涂鸦智能、电信云、移动Onenet、阿里云等主流云平台的支持，力争做到，一套STM32代码，通过定制的WIFI模块可以连接到不同的云平台，也欢迎有产品开发需求的朋友私聊我们咨询、定制物联网方案！

本套物联网套件可以支持大学生参加物联网相关比赛、申请学校大创项目、完成毕业设计等，我们的定位是做一家开源智能硬件服务商，和大家一起探索物联网，我们的使命是推动更多物联网产品的落地和普及，让技术不再是阻碍！

2.中断简介

中断是指CPU在执行A事件的时候，突然收到B事件发出的(中断)请求，CPU停止手中的事情，转而去执行B事件，B事件执行完毕后，又回到原来A事件被打断的地方，继续执行程序的过程，示意图如下所示：

STM32单片机使用NVIC(嵌套向量中断控制器)来管理中断，主要有三部分：中断使能、抢占优先级设置、响应优先级设置，注意：优先级数值越小，优先级别越高；

其中中断使能控制中断是否打开，抢占优先级用来判断中断是否可以相互打断，高抢占优先级可以打断低抢占优先级(低抢占优先级任务正在执行时候来了高抢占优先级中断，系统会暂停执行当前任务，转去执行高抢占优先级任务，执行完毕后继续返回执行低抢占优先级任务)。

当两个中断抢占优先级相同时候，系统会根据相应优先级的高低选择执行任务，

3.中断优先级分组

问题来了，已经说到STM32单片机可以使用NVIC管理诸多中断，那么STM32一共有多少个中断呢？我们打开startup_stm32f103xb.s启动文件中中断向量表分配，如下：

__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of StackDCD     Reset_Handler              ; Reset HandlerDCD     NMI_Handler                ; NMI HandlerDCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault HandlerDCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault HandlerDCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault HandlerDCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault HandlerDCD     0                          ; ReservedDCD     0                          ; ReservedDCD     0                          ; ReservedDCD     0                          ; ReservedDCD     SVC_Handler                ; SVCall HandlerDCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor HandlerDCD     0                          ; ReservedDCD     PendSV_Handler             ; PendSV HandlerDCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler; External InterruptsDCD     WWDG_IRQHandler            ; Window WatchdogDCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detectDCD     TAMPER_IRQHandler          ; TamperDCD     RTC_IRQHandler             ; RTCDCD     FLASH_IRQHandler           ; FlashDCD     RCC_IRQHandler             ; RCCDCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3DCD     EXTI4_IRQHandler           ; EXTI Line 4DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler   ; DMA1 Channel 1DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler   ; DMA1 Channel 2DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler   ; DMA1 Channel 3DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler   ; DMA1 Channel 4DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler   ; DMA1 Channel 5DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler   ; DMA1 Channel 6DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler   ; DMA1 Channel 7DCD     ADC1_2_IRQHandler          ; ADC1_2DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  ; USB High Priority or CAN1 TXDCD     USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low  Priority or CAN1 RX0DCD     CAN1_RX1_IRQHandler        ; CAN1 RX1DCD     CAN1_SCE_IRQHandler        ; CAN1 SCEDCD     EXTI9_5_IRQHandler         ; EXTI Line 9..5DCD     TIM1_BRK_IRQHandler        ; TIM1 BreakDCD     TIM1_UP_IRQHandler         ; TIM1 UpdateDCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM1 Trigger and CommutationDCD     TIM1_CC_IRQHandler         ; TIM1 Capture CompareDCD     TIM2_IRQHandler            ; TIM2DCD     TIM3_IRQHandler            ; TIM3DCD     TIM4_IRQHandler            ; TIM4DCD     I2C1_EV_IRQHandler         ; I2C1 EventDCD     I2C1_ER_IRQHandler         ; I2C1 ErrorDCD     I2C2_EV_IRQHandler         ; I2C2 EventDCD     I2C2_ER_IRQHandler         ; I2C2 ErrorDCD     SPI1_IRQHandler            ; SPI1DCD     SPI2_IRQHandler            ; SPI2DCD     USART1_IRQHandler          ; USART1DCD     USART2_IRQHandler          ; USART2DCD     USART3_IRQHandler          ; USART3DCD     EXTI15_10_IRQHandler       ; EXTI Line 15..10DCD     RTC_Alarm_IRQHandler        ; RTC Alarm through EXTI LineDCD     USBWakeUp_IRQHandler       ; USB Wakeup from suspend
__Vectors_End

其中从Reset_Handler开始，一直到SysTick_Handler，总计10个，为不可屏蔽中断，属于内核中断，其余中断为外部中断，而NVIC就是管理外部中断的，接下来我们看下中断优先级分组

举个例子：

设置分组1，中断3（RTC）的抢占优先级为1，响应优先级为0，中断7（外部中断1）的抢占优先级为1，响应优先级为2，中断8（外部中断2）的抢占优先级为0，响应优先级为2，则三个中断优先级为：中断8 > 中断3 > 中断7。

4.按键检测原理

简单的独立按键连接电路原理图如下所示

独立按键电路中，按键一边接GND，另一边接到单片机IO口上，当按键按下时候，按键两边1和2导通，单片机P2.5引脚直接连接GND，电平为低电平，所以只需要让单片机不断的检测P2.5引脚的I/O口是否为低电平，一旦程序检测到I/O口引脚变为低电平说明按键按下了。

4. 硬件设计

本次按键实验按键部分原理图如下，按键一端引脚均接地，另一端接到单片机PB4，当按键按下时候PB4为低电平。

实物图如下所示：

其中，PB12引脚输出低电平可以点亮LED灯，当按键按下时候，单片机检测到下降沿中断，PB4引脚为低电平,点亮LED灯。

二、实例

1. 新建工程

使用STM32CubeMX创建一个新的工程,参考环境搭建章节配置方式，设置RCC和PB12引脚输出，PB4为GPIO_EXIT4

设置中断触发方式为下降沿

使能NVIC配置中断优先级分组4，并使能EXIT line4中断，GPIO设置抢占优先级为2

进入Clock configuration页面，选择HSE时钟源，倍频后主时钟为72MHz

切换到Project Manager栏目，设置工程名字、工程保存目录、工具链等信息，具参数如下图所示

点击左边栏目Code Generator，然后勾选Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per peripheral，勾选此选项，外设将单独保存在一个文件中，而不是全部都在main.c中。

2.函数说明

(1) 首先查看下gpio.c中MX_GPIO_Init()函数

void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/* GPIO Ports Clock Enable */__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/*Configure GPIO pin Output Level */HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);/*Configure GPIO pin Output Level */HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);/*Configure GPIO pin : PC13 */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);/*Configure GPIO pin : PB12 */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);/*Configure GPIO pin : PB4 */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);/* EXTI interrupt init*/HAL_NVIC_SetPriority(EXTI4_IRQn, 2, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn);}

在GPIO初始化函数中，首先使能GPIOB时钟，然后初始化PB12 PB13为输出模式，PB4为输入模式，中断操作NVIC配置中断优先级，并使能EXTI4_IRQn中断；EXTI是外部中断/事件控制器，一共管理20个中断/事件线，每个中断/事件线都对应一个边沿检测器，可单独配置为中断或者事件，中断/事件线具体对应关系如下：

(2) 中断处理函数
当中断来临时候，会进入上文中断向量表对应的void EXTI4_IRQHandler(void)函数，函数在stm32f1xx_it.c中

/*** @brief This function handles EXTI line4 interrupt.*/
void EXTI4_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN EXTI4_IRQn 0 *//* USER CODE END EXTI4_IRQn 0 */HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_4);/* USER CODE BEGIN EXTI4_IRQn 1 *//* USER CODE END EXTI4_IRQn 1 */
}

打开stm32f1xx_hal_gpio.c，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)定义如下:

/*** @brief  This function handles EXTI interrupt request.* @param  GPIO_Pin: Specifies the pins connected EXTI line* @retval None*/
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{/* EXTI line interrupt detected */if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u){__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);}
}/*** @brief  EXTI line detection callbacks.* @param  GPIO_Pin: Specifies the pins connected EXTI line* @retval None*/
__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{/* Prevent unused argument(s) compilation warning */UNUSED(GPIO_Pin);/* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file*/
}

当确认外部中断线4发生中断时候，系统会调用HAL_GPIO_EXIT_Callback(uint16_t GPIO_Pin)函数，该函数为一个__weak函数，用户可以在应用层重写该函数，如果用户忘记定义了，系统也不会报错，会进入这个__weak函数，但是什么也不执行

3. 修改程序

在gpio.c中重定义 void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)函数

volatile int key_flag= 0;void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{// 按键按下key_flag = 1;
}

在main.c中根据中断处理函数标志位，做进一步处理，当按键按下时候按键标志清零，翻转LED灯

/* USER CODE BEGIN 0 */
extern volatile int key_flag;
/* USER CODE END 0 *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();/* USER CODE BEGIN 2 *//* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if ( key_flag ){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_12);key_flag = 0;}HAL_Delay(10); }/* USER CODE END 3 */
}

三、下载运行

按照环境搭建章节方式给核心板下载程序，可以看到每次按下按键，红色LED灯点亮或者熄灭。

四、小结

如您在使用过程中有任何问题，请加QQ群进一步交流。

QQ交流群：906015840 (备注：物联网项目交流)

源码获取：关注公众号，回复xiaoyi_stm32kits获取资料

硬件获取：某宝搜索小驿物联

小驿物联出品：宁愿做过了后悔，也不要后悔没去做！