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第五章第一节 EXTI 外部中断

news 2025/7/27 6:11:21

1. 中断系统

① 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，转而区处理中断程序，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。

② 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。

③ 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。

2. 中断执行流程

3. STM32 中断

① 68 个可屏蔽中断通道，包括 EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC 等外设

② 使用 NVIC 统一管理中断，每个中断通道都拥有 16 个可编程的优先级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级（NVIC 就是 stm32 用来管理中断，分配优先级的）

4. NVIC 基本结构（嵌套中断向量控制器，是一个内核外设，CPU 小助手）

5. NVIC 优先级分组

① NVIC 的中断优先级由优先级寄存器的 4 位（0-15）决定，这 4 位可以进行切分，分为高 n 位的抢占优先级和低 4-n 位的响应优先级（这里的优先级是值越小，优先级越高，0 就是最高优先级）

② 抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的中断号排队。

6. EXTI 外部中断（Extern Interrupt）

① 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。

② 支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发

③ 支持的 GPIO 口：所有 GPIO 口，但相同的 Pin 不能同时触发中断

④ 触发响应方式：中断响应/事件响应（事件响应是指当外部中断检测到引脚变化时，中断信号就不会通向 CPU 了，而是通过其他外设，用来触发其他外设的操作（ADC、DMA），属于外设之间的联合工作）

7. EXTI 基本结构

8. AFIO 复用 IO 口

① AFIO 主要用于引脚复用功能的选择和重定义。

② 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。

9. EXTI 内部框图

10. 旋转编码器介绍

① 旋转编码器：用来测量位置、速度或旋转方向的装置，当其旋转轴旋转时，其输出端可以输出与旋转速度和方向对应的方波信号，读取方波信号的频率和相位信息即可得知旋转轴的速度和方向。

② 问答题：

Q：什么样的设备需要用到外部中断，使用外部中断的好处是什么？

A：对于 STM32，想要获取的信号是外部驱动，很快的突发信号，比如旋转编码器的输出信号，它产生的信号是突发的，STM32 只能被动读取。如果不及时处理，就会错过许多信号，所以需要有脉冲过来，STM32 立即进入中断函数处理。

③ 硬件电路图

(1) 交替导通与相位差：

(2) 电平变化 - 为什么能检测？

无旋转（默认）：图中 VCC 通过上拉电阻（R1,R2）连接到 A 和 B 端口。当触点没有导通到 GND 时，上拉电阻将这 A 和 B 端口拉到高电平（接近 VCC 电压）。
旋转发生（触点到地）：当旋转导致触点与A（或B）接触并导通到 GND 时，就相当于把 A（或B）端口直接短路到地。这时强大的 GND 会将 A（或B）端口的电平拉低。

(3) 消抖电路（C1,C2）：旋转编码器使机械开关，触点接触时会产生微小的、快速的、不稳定的跳动（称为抖动），导致电平多次快速跳变。C1 和 C2 电容并联在 A 和 B 端口与 GND 之间，起到 GND 之间，起到滤波作用，吸收这些尖峰毛刺。