STM32学习笔记(九) 外部中断，待机模式和事件唤醒

2023-07-17 09:39:16

　学会知识只需要不段的积累和提高，但是如何将知识系统的讲解出来就需要深入的认知和系统的了解。外部中断和事件学习难度并不高，不过涉及到STM32的电源控制部分，还是值得认真了解的，在本文中我将以实际代码为例详细讲解这些内容，希望对每一个阅读者有帮助。

　　1.外部中断

如果已经学习了SysTick系统时钟滴答实验，掌握了Cortex-M3中断的相关知识，那么外部中断也是比较好理解的，和SysTick中断一样，外部中断也是当有信号触发时，如果中断屏蔽寄存器允许触发，就会产生中断，这时CPU查找中断向量表，找到入口函数，就会正确的执行相关代码，因为外部中断本身就是依托于普通GPIO口的上升沿或者下降沿信号的，所以本例中以按键作为测试外部中断的硬件电路。

　　根据工作原理图：KEY1 ~ PC4;　　KEY2 ~ PB10;

　　　　　　　　　 KEY3 ~ PC13;　 KEY4 ~ PA0;

       其中KEY1,2,3作为外部中断引脚，KEY4作为唤醒引脚，后续会讲解。

知晓了工作原理图，下面就要确定其对应的中断线号了，这个在参考手册外部中断/事件线路映像章节中有详细的说明，这里截图部分：

　　 STM32学习笔记(九) 外部中断，待机模式和事件唤醒

　　从上面可以看出，不同区域的相同位置的管脚共用同一个中断线号，依次类推，上面的四个管脚分别对应的中断线号为EXIT4， EXIT10， EXIT13，EXIT0，在这里还有个注意点：那就是一个中断线号只能反过来对应一个管脚，这就需要设计外部中断硬件电路时不要重复，如PA0和PB0不能同时设计为外部中断。

　　了解了这些之后，如果熟悉STM32设计流程的话，那么就知道顺序是：

1.外部中断管脚GPIO初始化，代码如下：

/****************************************************************

* function    : EXTI_GPIO_Config

* Description : 外部中断触发对应GPIO口配置

                KEY1 PC4  外部中断4

                KEY2 PB10 外部中断10

                KEY3 PC13 外部中断13

                KEY4 PA0  WAKEUP唤醒事件

* input       : 无

* output      : 无

*****************************************************************/

void EXTI_GPIO_Config(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB

                           | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); 

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY1_Pin;

    GPIO_Init(EXTI_KEY1_Port, &GPIO_InitStructure);

  　GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY1_PortSource, EXTI_KEY1_PinSource);        //将GPIO复用为外部中断触发端口

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY1_Pin;

    GPIO_Init(EXTI_KEY2_Port, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY2_PortSource, EXTI_KEY2_PinSource);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY3_Pin;

    GPIO_Init(EXTI_KEY3_Port, &GPIO_InitStructure);

  　GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY3_PortSource, EXTI_KEY3_PinSource);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EXTI_KEY4_Pin;

    GPIO_Init(EXTI_KEY4_Port, &GPIO_InitStructure);

  　GPIO_EXTILineConfig(EXTI_KEY4_PortSource, EXTI_KEY4_PinSource);

}

2.外设EXTI初始化

3.在中断屏蔽寄存器中允许对应中断触发

/****************************************************************

* function    : EXTI_MODE_Config

* Description : 外部中断触发配置及向量表开启对应中断

                其中KEY1作为中断进入_WFE模式

                KEY2和KEY3作为普通中断点亮对应LED灯

                KEY4作为事件用来唤醒CPU

* input       : 无

* output      : 无

*****************************************************************/

void EXTI_MODE_Config(void)

{

    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    EXTI_DeInit();

    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;        //外部按键触发中断

  　EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;    //下降沿触发

    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                  //外部中断使能

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY1_Line;             //外部中断线号4

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY2_Line;             //外部中断线号10

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY3_Line;             //外部中断线号13

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Event;            //外部按键触发事件

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_KEY4_Line;             //外部中断线号0

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    //PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);                                //PA0作为唤醒引脚使能

    NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x0);               //向量表位于FLASH中，偏移0

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    /*在向量表中激活对应的中断线号*/

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = ;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI_KEY1_IRQn;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;

//    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = ;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI_KEY2_3_IRQn;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

4.中断函数处理

按键PC4对应外部中断入口，因为按键默认高电平，当有按键按下时，就会产生下降沿信号，触发中断，此时CPU就在中断向量表里查询外部中断的入口地址，如PC4对应的入口地址就是void EXTI4_IRQHandler(void) ，开始执行中断中内容，具体实现流程可参考SysTick章节。

/****************************************************************

* function       : EXTI4_IRQHandler

* Description    : 外部中断4入口函数，实现LED点亮以及系统进入_WFE模式

* input          : 无

* output         : 无

*****************************************************************/

void EXTI4_IRQHandler(void)

{

    led_light_up();

    EXTI_ClearFlag(EXTI_Line4);                                      //清除中断线号4

    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFE);    //进入WFE停止低功耗模式 仅事件能唤醒

    SystemInit();                                                    //退出STOP模式要初始化时钟，因为睡眠时切换到内部时钟

    LED1_OFF();

}

在stm32的头文件和启动文件设计中，中断线号10~15共用相同的入口函数，因此需要在中断中进行判断，来确定是那个信号触发了中断。

/****************************************************************

* function       : EXTI15_10_IRQHandler

* Description    : 外部中断10和13共用中断入口，通过触发后状态检查确定

                   触发中断的管脚并执行相应代码。

* input          : 无

* output         : 无

*****************************************************************/

void EXTI15_10_IRQHandler(void)

{

   ITStatus EXTI10_Status;

   ITStatus EXTI13_Status;

   EXTI10_Status = EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10);  　　//获得外部中断10的状态

   EXTI13_Status = EXTI_GetITStatus(EXTI_Line13);     //获得外部中断13的状态
　　if(EXTI10_Status == SET) 
　　{ 
　　　　led_light_up(); 
　　} 
　　if(EXTI13_Status == SET) 
　　{ 
　　　　led_light_up(); 
　　}
　　EXTI_ClearFlag(EXTI_Line10 | EXTI_Line13); /*清除外部中断10或者13的挂起位 */ 
}

外部中断涉及到的知识并并不多，不过仔细观察上面的代码，就会发现KEY4(PA0)并没有配置为中断，而配置为了事件，且被设置为唤醒引脚，KEY1(PC4)在中断里不只点亮了LED，还调用了PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFE); 这种功能其实很有用，涉及到低功耗和外部事件唤醒，下面我来详细说明。

    2.外部事件和中断的区别和联系

     外部事件和中断都是由管脚信号触发的，参考下图：

     STM32学习笔记(九) 外部中断，待机模式和事件唤醒

　　这张图可以很直观的看出中断和事件的区别，当外部有信号输入时，如果通过了事件屏蔽寄存器，那么事件信号就进入脉冲触发器，引发一个脉冲信号，直接传递给相应的外设，用于触发，这就是一个纯硬件的过程，理解DMA的应该知道，这个方式不需要CPU参与，但是这也有它的缺点，如功能比较单一，仅能提供信号，不能提供信息，也就是只能产生指定功能的事件。如果通过中断屏蔽寄存器，就被直接送到CPU中，产生中断，如进入上面的入口函数开始处理。从这就可看出，事件是单纯硬件触发执行的过程，与CPU本身设计支持有关，而中断中则可以软件实现各种功能，而低功耗模式和事件唤醒就是stm32支持的事件之一。

   3.低功耗模式和事件唤醒

低功耗模式是嵌入式设计用于可移动设备的重要功能，在这种状态下，CPU会关闭时钟，从而降低耗电，延长单次使用时间。

STM32学习笔记(九) 外部中断，待机模式和事件唤醒

上面进入的就是停机-低功耗-WFE模式，因此只能由按键4事件唤醒。其实低功耗模式还有待机模式以及睡眠模式，这里并没有使用到，以后如果用到会穿插讲解。中断无法唤醒，另外，当CPU退出停止模式时，会强制切换到内部时钟，因此在进入停止模式后一句要加上SystemInit()重新配置系统时钟，避免时钟改变。具体代码参考：http://files.cnblogs.com/files/zc110747/7.EXTI_LED.7z

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