【西门子杯工业嵌入式-4-什么是外部中断】

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一、中断的基本概念

1. 什么是中断

类比：看书时被门铃打断，处理后继续读书。

中断是一种处理紧急事务后回到原任务的机制。

2. 生活中的中断示例

接电话暂停看电视

炒菜时水开关火

开车时加油

3. MCU 中的中断机制

主程序：常规执行任务

中断：响应突发事件（如按键、数据接收）

中断处理后自动回到原来的程序继续执行

二、NVIC 嵌套向量中断控制器

1. NVIC 简介

属于 ARM Cortex-M 系列的核心组件

支持系统异常和多达 91 个外部中断

2. NVIC 的作用

可编程优先级控制

向量式中断管理

自动保存/恢复处理器状态

支持中断嵌套（高优先级中断可打断低优先级）

3. 中断向量表

每个中断源都有对应中断服务函数地址

三、中断优先级机制

1. 中断优先级的含义

类比：学校广播中的 VIP 插队系统

分为抢占优先级和响应优先级

2. 抢占与响应优先级

抢占优先级：决定是否能中断其他中断

响应优先级：在相同抢占等级下决定响应顺序

3. 优先级分组配置

GD32F470 支持四位优先级（如分组2：2位抢占 + 2位响应）

数字越小优先级越高（0 比 1 更高）

四、外部中断（EXTI）

1. 外部中断简介

由外部信号（如按键）触发

支持 EXTI0 ~ EXTI22，共 23 条中断线

2. EXTI 线连接规则

EXTIx 可对应多个 GPIOx.y（如 EXTI2 可连接到 PE2、PB2…）

同时只能启用一个 GPIO 作为中断源

3. 触发方式

上升沿：低变高

下降沿：高变低

双边沿：任一电平变化

4. 中断/事件模式

中断模式：触发中断请求

事件模式：用于触发其他外设（如 DMA、定时器）

✅ 先说中断模式（Interrupt Mode）——打断 CPU，执行函数
✔ 本质：
中断模式是 打断 CPU 当前在执行的程序，强制 CPU 去执行你提前写好的 中断服务函数（ISR）。
🧠 类比：
你在认真看书（CPU 在跑主程序），突然快递来了（GPIO 下降沿触发），你必须停下来看是谁敲门（CPU 跳进 ISR 去处理），处理完快递再回来继续读书。

🚫 再看事件模式（Event Mode）——不打断 CPU，只是发个信号
✔ 本质：
事件模式不会打断 CPU。它只是让某个外设知道：“嘿，某件事发生了，你可以开始干活了。”
这个事件可以被 DMA、定时器、ADC、其他外设当作触发条件。
CPU 全程不会跳出主程序，也不会进入什么 ISR。
🧠 类比：
你在看书（CPU 忙自己的事），你订了个自动咖啡机（DMA）。当门铃响（GPIO 上升沿）的时候，它自动开始冲咖啡（搬运数据），你什么也不用做。

五、外部中断配置流程（代码实战）

1. 外部中断初始化步骤

配置 GPIO 为输入模式

使用 syscfg_exti_line_config() 绑定 EXTI 线与引脚

使用 exti_init() 配置中断线、模式、触发方式

使用 nvic_irq_enable() 配置 NVIC 通道及优先级

清除中断标志位 exti_interrupt_flag_clear()

2. 中断服务函数编写

在服务函数中判断是否触发了中断标志位

翻转 LED 灯状态

清除中断标志位

3.实际效果

主函数为右边红灯不断闪烁
中断为按下按键左边的绿色翻转，不影响右边红色

六、使用注意事项

1. 中断函数中的限制

中断服务函数应尽量短小精悍

不应执行耗时任务或复杂逻辑

2. 类比说明

中断就像救护车，不能顺便送外卖

是稀缺的系统资源，仅用于紧急事务

七、小结与启示

理解中断机制是写好嵌入式程序的关键

中断使得系统响应外部事件更及时、更高效

实际开发中要合理使用中断优先级和中断服务函数设计