带你了解STM32：EXTI外部中断
目录
1.中断系统
2.中断执行流程
3.STM32中断
4.NVIC（嵌套中断向量控制器）基本结构
5.NVIC优先级分组
6.EXTI简介
6.1 EXTI基本结构
6.2 AFIO复用IO口（数据选择器）
6.3 EXTI框图
7.什么样的设备需要用到外部中断，使用外部中断有什么好处
8.旋转编码器简介
8.1 硬件电路
8.2 参考资料
9.对射式红外传感器计次代码
第一步：按图接线到面包板
第二步：复制OLED显示屏代码
第三步：新建文件，将传感器文件封装在一个工程里CountSensor
第四步：初始化
第五步：完善对射式红外传感器计次模块，.c文件写中断函数，头文件中断函数不用声明，因为中断函数不需要调用，自动执行
第五步：主函数调用
10.旋转编码器计次代码
第一步：按图接线到面包板上
第二步：复制OLED工程
第三步：模块化旋转编码器，新建文件，命名为Encoder
第四步：主函数调用
11.EXTI外部中断库函数
AFIO相关函数
EXTI库函数
NVIC的四个库函数
1.中断系统
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
2.中断执行流程
中断程序的执行流程。主程序在执行到某处时，外设的中断条件满足时，主程序就会立即暂停，程序由硬件电路自动跳转到中断程序中，中断执行完后，程序才会返回到被暂停的地方继续执行，被暂停的地方称之为“断点”，为了程序能在中断返回后继续原来的工作，在中断执行前，会对程序的当前状态进行保护，中断执行完后，会还原未完成的程序状态（编译器自行完成）。比如：主函数中的Delay函数正在推迟，外设的中断程序执行了，Delay马上停止并保护Delay的当前状态，等待中断程序执行完后，还原Delay的状态，之后Delay继续执行
中断嵌套的执行流程。主程序正常执行，外设的中断程序条件满足，程序跳转到中断程序执行，当又有优先级更高的中断程序执行时，当前的中断程序会停止，进行优先级更高的中断程序，优先级更高的中断程序执行完后，执行原来的中断程序，原来的中断程序执行完后，执行主程序
中断程序代码。一般中断函数都是在一个子函数里面的，这个函数不需要人为调用，当中断来临时，由硬件自动调用
3.STM32中断
68个（不一定有这么多，具体的看手册）可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设
使用NVIC（STM32中管理中断分配优先级）统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，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
STM32中断向量表。灰色的是内核的中断（一般用不到），白色的是STM32外设的中断。中断地址用处：因为程序中的中断函数的地址是由编译器分配的不固定，但是中断跳转，由于硬件的限制，只能跳到固定的地址执行程序，所以为了能让硬件跳转到一个不固定的中断函数里面，就需要在内存中定义一个地址的列表，这个是列表固定的，这个就是中断向量表（程序跳转的一个跳板），中断发生，就跳到这个固定的地址，然后在这个固定位置，由编译器，再加上一条跳转到中断函数的代码，这样中断跳转就能跳到任意地址了，C语言编程是不需要管这个表的，编译器会自动实现
4.NVIC（嵌套中断向量控制器）基本结构
NVIC是一个内核外设，CPU的小助手
5.NVIC优先级分组
NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）（值越小，优先级越高，0就是最高优先级）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
抢占优先级高的可以中断嵌套（在原来的中断程序还没结束时，抢占优先级高的可直接进行程序运行），响应优先级高的可以优先排队（在原来的中断程序结束后，响应优先级高的可直接进行程序运行），抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号（STM32中断向量表中）排队，所以STM32不存在先来后到的排队方式，在任何时候优先级高的先响应
6.EXTI简介
EXTI（Extern Interrupt）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（引脚电平变化，申请中断）
支持的触发方式：上升沿（低电平变成高电平）/下降沿（高电平变成低电平）/双边沿/软件触发
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（外部中断的主要功能），外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒（这四个是“蹭网”的，，因为外部中断有个功能，就是从低功耗模式的停止模式下唤醒STM32，那对于PVD电源电压监测，当电源从电压过低恢复时，就需要PVD借助一下外部中断退出停止模式，比如：RTC闹钟，有时候为了省电，RTC定一个闹钟之后，STM32会进入停止模式，等到闹钟响的时候再唤醒，这也需要借助外部中断）
触发响应方式：中断响应/事件响应（触发事件外部中断的信号就不会通向CPU，而是通向其他的外设，用来触发其他外设的操作）
总结一下，中断响应是正常的流程，引脚电平变化触发中断，事件响应不会触发中断，而是触发别的外设操作，属于外设之间的联合工作
6.1 EXTI基本结构
6.2 AFIO复用IO口（数据选择器）
AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义（数据选择器的作用）
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
AFIO选择引脚的结构图
6.3 EXTI框图
或门：多个输入一个输出。执行或的逻辑，在输入端只要有一个是高电平1，输出就是高电平1，只有全部输入低电平0，输出才为0
与门：多个输入一个输出。执行与的逻辑，在输入端只要有一个输入低电平0，输出就是0，只有全部输入高电平1，输出才为1
非门：一个输入一个输出。执行非的逻辑，输入1输出0，输入0输出1
数据选择器：多个输入一个输出。侧面有选择控制端，根据控制端的数据，从输入选择一个输出
中断屏蔽寄存器：通过与门，输入1，那么请求挂起寄存器就可以直接输出，允许中断，输入0，那么就不允许中断
事件屏蔽寄存器：通过与门，输入1，允许事件发生，输入0，那么就不允许事件发生
7.什么样的设备需要用到外部中断，使用外部中断有什么好处
使用外部中断模块的特性：对于STM32，想要获取的信号是外部驱动的很快的突发信号，比如：旋转编码器，如果很久不拧，这时STM32不需要做很多事，但是一拧，就会有很多的脉冲波形需要STM32接收，这个信号是突发的，这时就要考虑STM32的外部中断。按键不推荐使用外部中断，外部中断对于按键抖动的处理不好，建议使用定时器
好处：STM32主程序的执行不会太过于复杂
8.旋转编码器简介
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
类型：机械触点式/霍尔传感器式/光栅式
实物图
8.1 硬件电路
8.2 参考资料
9.对射式红外传感器计次代码
第一步：按图接线到面包板
第二步：复制OLED显示屏代码
第三步：新建文件，将传感器文件封装在一个工程里CountSensor
第四步：初始化
外部中断配置思路：1.配置RCC，将图中涉及的外设时钟打开；2.配置GPIO，选择端口的输入模式（看手册配置模式）；3.配置AFIO，选择用的这一路的GPIO，连接到后面的EXTI；4.配置EXTI，选择边沿触发方式（上升沿、下降沿、双边沿）和触发响应方式（中断响应、事件响应）；5.配置NVIC，给中断选择一个合适的优先级，最后通过NVIC，外部中断信号就能进入CPU了，这样CPU才能到收到中断信号，才能跳转到中断函数里执行中断程序
第五步：完善对射式红外传感器计次模块，.c文件写中断函数，头文件中断函数不用声明，因为中断函数不需要调用，自动执行
第五步：主函数调用
最终代码
10.旋转编码器计次代码
第一步：按图接线到面包板上
第二步：复制OLED工程
第三步：模块化旋转编码器，新建文件，命名为Encoder
第四步：主函数调用
最终代码
11.EXTI外部中断库函数
AFIO相关函数
GPIO_AFIODelnit，这个函数是用来复位AFIO外设的，调用这个函数，AFIO外设的配置就会全部清除
GPIO_PinLockConfig，这个函数是用来锁定GPIO配置的，调用这个函数，参数指定某个引脚，那这个引脚的配置就会被锁定，防止意外更改
GPIO_EventOutputConfig、GPIO_EventOutputCmd，这两个函数是用来配置AFIO的事件输出功能的
GPIO_PinRemapConfig，这个函数可以用来进行引脚重映射，第一个参数选择要重映射的方式，第二个参数是新的状态
GPIO_EXTILineConfig，这个函数可以配置AFIO的数据选择器，来选择想要的中断引脚
GPIO_ETH_MediaInterfaceConfig，这个函数和以太网有关
EXTI库函数
EXTI_Delnit，这个函数可以把EXTI的配置都清除，恢复成上电默认的状态
EXTI_Init，这个函数可以根据结构体里的参数配置EXTI外设，初始化EXTI的函数
EXTI_StructInit，这个函数可以把参数传递的结构体变量赋一个默认值
EXTI_GenerateSWInterrupt，这个函数是用来软件外部中断函数的，参数给一个指定的中断线，调用一次就能软件中断一次
剩下的库函数都是外设标志位函数（基本所以的外设都有这种函数），读写状态寄存器
前两个函数，在主程序查看和清除标志位，第一个可以获取指定的标志位是否被置为1，第二个可以对置1的标志位进行清除
后两个函数，在中断函数里查看和清除标志位，第一个获取中断标志位是否被置1，第二个清除中断挂起标志位
NVIC的四个库函数
NVIC_PriorityGroupConfig，这个函数是用来中断分组，参数是中断分组的方式
NVIC_Init，这个函数根据结构体里面指定的参数初始化NVIC
NVIC_SetVectorTable，设置中断向量表
NVIC_SystemLPConfig，系统低功耗配置