• 中断：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
  • 中断优先级：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
  • 中断嵌套：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

NVIC优先级分组

分组方式 抢占优先级 响应优先级
分组0 0位，取值为0 4位，取值为0~15
分组1 1位，取值为0~1 3位，取值为0~7
分组2 2位，取值为0~3 2位，取值为0~3
分组3 3位，取值为0~7 1位，取值为0~1
分组4 4位，取值为0~15 0位，取值为0

EXTI 外部中断

  • 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
graph LR
    %% 定义样式类
    classDef gpio fill:#e1f5fe,stroke:#4fc3f7,stroke-width:2px,color:#0277bd,rx:8,ry:8;
    classDef afio fill:#ffebee,stroke:#ef9a9a,stroke-width:2px,color:#c62828,rx:8,ry:8;
    classDef exti fill:#fff3e0,stroke:#ffcc80,stroke-width:2px,color:#ef6c00,rx:8,ry:8;
    classDef nvic fill:#e8f5e9,stroke:#a5d6a7,stroke-width:2px,color:#2e7d32,rx:8,ry:8;
    classDef source fill:#f3e5f5,stroke:#ce93d8,stroke-width:2px,color:#6a1b9a,rx:8,ry:8;
    classDef other fill:#eceff1,stroke:#b0bec5,stroke-width:2px,color:#455a64,rx:8,ry:8;
    
    %% 左侧 GPIO 组
    subgraph GPIO [GPIO 端口]
        direction TB
        A[GPIOA]:::gpio
        B[GPIOB]:::gpio
        C[GPIOC]:::gpio
        D[...]:::gpio
    end
    
    %% AFIO
    AFIO[AFIO
中断引脚选择]:::afio
    
    %% 下方信号源组
    subgraph Signals [内部/外部信号源]
        direction TB
        PVD[PVD]:::source
        RTC[RTC]:::source
        USB[USB]:::source
        ETH[ETH]:::source
    end
    
    %% EXTI
    EXTI[EXTI
边沿检测及控制]:::exti
    
    %% NVIC
    NVIC[NVIC
嵌套向量中断控制器]:::nvic
    
    %% 其它外设
    Other[其它外设]:::other

    %% 连接关系
    A -- "16根线" --> AFIO
    B -- "16根线" --> AFIO
    C -- "16根线" --> AFIO
    
    AFIO -- "16根线" --> EXTI
    
    PVD --> EXTI
    RTC --> EXTI
    USB --> EXTI
    ETH --> EXTI
    
    EXTI --> EXTI0[EXTI0]
    EXTI --> EXTI1[EXTI1]
    EXTI --> EXTI2[EXTI2]
    EXTI --> EXTI9_5[EXTI9_5]
    EXTI --> EXTI15_10[EXTI15_10]
    
    EXTI0 --> NVIC
    EXTI1 --> NVIC
    EXTI2 --> NVIC
    EXTI9_5 --> NVIC
    EXTI15_10 --> NVIC
    
    EXTI --> PVD_in[PVD] --> NVIC
    EXTI --> RTC_in[RTC] --> NVIC
    EXTI --> USB_in[USB] --> NVIC
    EXTI --> ETH_in[ETH] --> NVIC
    
    EXTI -- "20根线" --> Other

    %% 整体样式设置
    style GPIO fill:#f8fbff,stroke:#d6e4f0,stroke-width:2px,stroke-dasharray: 5 5
    style Signals fill:#f8fbff,stroke:#d6e4f0,stroke-width:2px,stroke-dasharray: 5 5

AFIO 复用IO口

  • 在STM32中，AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射、中断引脚选择

掌握函数

函数 说明
GPIO_EXTILineConfig 将外部中断的线映射到GPIOX
EXTI_InitTypeDef 定义结构体变量
EXTI_Init 配置EXTI外设
NVIC_PriorityGroupConfig NVIC中断分组
NVIC_InitTypeDef 定义结构体变量
NVIC_Init 配置NVIC外设
EXTI_GetITStatus 确认某个 EXTI 中断线是否真正产生了有效的中断请求
EXTI_ClearITPendingBit 清除外部中断的中断标志位

配置步骤

  • 开启时钟
  • GPIO初始化
  • AFIO选择中断引脚
  • EXTI初始化
  • NVIC中断分组
  • NVIC配置

代码演示

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
void Encoder_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);		//开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);						//将PB0和PB1引脚初始化为上拉输入
	
	/*AFIO选择中断引脚*/
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//将外部中断的0号线映射到GPIOB，即选择PB0为外部中断引脚
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);//将外部中断的1号线映射到GPIOB，即选择PB1为外部中断引脚
	
	/*EXTI初始化*/
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;						//定义结构体变量
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;		//选择配置外部中断的0号线和1号线
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;					//指定外部中断线使能
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;			//指定外部中断线为中断模式
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;		//指定外部中断线为下降沿触发
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);								//将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);				//配置NVIC为分组2
																//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
																//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
																//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
																//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;						//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;			//选择配置NVIC的EXTI0线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;	//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;			//选择配置NVIC的EXTI1线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;	//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;			//指定NVIC线路的响应优先级为2
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)		//判断是否是外部中断0号线触发的中断
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
		{
			if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)		//PB0的下降沿触发中断，此时检测另一相PB1的电平，目的是判断旋转方向
			{
				Encoder_Count --;					//此方向定义为反转，计数变量自减
			}
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);			//清除外部中断0号线的中断标志位
													//中断标志位必须清除
													//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
	}
}