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明解STM32—GPIO应用设计篇之IO外部中断EXTI原理及使用方法(一)
2023-07-23 13:25:36 】 浏览:75
Tags:明解 STM32 GPIO 应用设 计篇之 EXTI 方法
? 一、前言

        在之前针对STM32的GPIO相关API函数及配置使用进行了详细的介绍,GPIO作为输入引脚时,调用相关读信号引脚函数接口就可以在程序的循环中,轮询的对输入信号进行读取检测操作,除了轮询的方式访问输入引脚,还可以通过另外一种叫做外部中断的方式来对引脚的输入信号进行检测,本篇首先介绍下EXTI的结构,接着介绍外部中断的相关概念,对STM32的IO外部中断EXTI有个初步的了解,在此基础上重点围绕IO外部中断EXTI的使用展开分析。

图1 外部中断设计


二、EXTI结构

        EXTI(External interrupt/event controller)—外部中断/事件控制器,管理了控制器的 20个中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一个边沿检测器,可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置,可以单独配置为中断或者事件,以及触发事件的属性。

        在图2可以看到很多在信号线上打一个斜杠并标注“20”字样,这个表示在控制器内部类似的信号线路有 20 个,这与 EXTI 总共有 20 个中断/事件线是吻合的。所以我们只要明白其中一个的原理,那其他 19 个线路原理也就知道了。

图2 EXTI结构

        EXTI 可分为两大部分功能,一个是产生中断,另一个是产生事件,这两个功能从硬件上就有所不同。

        中断和事件的区别:

        事件:某一信号出现,比如上升沿或者下降沿。不一定触发中断。

        中断:某一的事件发生,并产生中断,然后跳到相应的中断服务函数中进行相应的处理

        首先我们来看图中红色虚线指示的电路流程。它是一个产生中断的线路,最终信号流入到 NVIC 控制器内。

        编号 1 是输入线,EXTI 控制器有 19 个中断/事件输入线,这些输入线可以通过寄存器设置为任意一个 GPIO,也可以是一些外设的事件,这部分内容我们将在后面专门讲解。输入线一般是存在电平变化的信号。

        编号 2 是一个边沿检测电路,它会根据上升沿触发选择寄存(EXTI_RTSR)和下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)对应位的设置来控制信号触发。边沿检测电路以输入线作为信号输入端,如果检测到有边沿跳变就输出有效信号 1 给编号 3 电路,否则输出无效信号0。而 EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR 两个寄存器可以控制器需要检测哪些类型的电平跳变过程,可以是只有上升沿触发、只有下降沿触发或者上升沿和下降沿都触发。

        编号 3 电路实际就是一个或门电路,它一个输入来自编号 2 电路,另外一个输入来自软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)。EXTI_SWIER允许我们通过程序控制就可以启动中断/事件线,这在某些地方非常有用。我们知道或门的作用就是有 1 就为 1,所以这两个输入随便一个有有效信号 1就可以输出 1 给编号 4和编号 6电路。

        编号 4 电路是一个与门电路,它一个输入是编号 3 电路,另外一个输入来自中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。与门电路要求输入都为 1 才输出 1,导致的结果是如果EXTI_IMR 设置为 0 时,那不管编号 3 电路的输出信号是 1 还是 0,最终编号 4 电路输出的信号都为 0;如果EXTI_IMR设置为1时,最终编号4电路输出的信号才由编号3电路的输出信号决定,这样我们可以简单的控制 EXTI_IMR 来实现是否产生中断的目的。编号 4 电路输出的信号会被保存到挂起寄存器(EXTI_PR)内,如果确定编号 4 电路输出为 1 就会把 EXTI_PR 对应位置1。

        编号 5 是将 EXTI_PR 寄存器内容输出到 NVIC 内,从而实现系统中断事件控制。

        接下来我们来看看绿色虚线指示的电路流程。它是一个产生事件的线路,最终输出一个脉冲信号。产生事件线路是在编号3电路之后与中断线路有所不同,之前电路都是共用的。

        编号6电路是一个与门,它一个输入来自编号 3 电路,另外一个输入来自事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)。如果 EXTI_EMR设置为 0时,那不管编号 3电路的输出信号是 1还是 0,最终编号 6 电路输出的信号都为 0;如果EXTI_EMR 设置为 1 时,最终编号 6 电路输出的信号才由编号 3 电路的输出信号决定,这样我们可以简单的控制 EXTI_EMR 来实现是否产生事件的目的。

        编号 7 是一个脉冲发生器电路,当它的输入端,即编号 6 电路的输出端,是一个有效信号 1 时就会产生一个脉冲;如果输入端是无效信号就不会输出脉冲。

        编号 8 是一个脉冲信号,就是产生事件的线路最终的产物,这个脉冲信号可以给其他外设电路使用,比如定时器 TIM、模拟数字转换器 ADC等等,这样的脉冲信号一般用来触发 TIM 或者 ADC开始转换。

        产生中断线路目的是把输入信号输入到 NVIC,进一步会运行中断服务函数,实现功能,这样是软件级的。而产生事件线路目的就是传输一个脉冲信号给其他外设使用,并且是电路级别的信号传输,属于硬件级的。

        另外,EXTI是在 APB2总线上的,在编程时候需要注意到这点。


三、IO外部中断概念

        外部中断是单片机实时地处理外部事件的一种内部机制。当某种外部

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