STM32F103C8T6第二天：按键点灯轮询法和中断法、RCC、电动车报警器（振动传感器、继电器、喇叭、433M无线接收发射模块）

1. 点亮LED灯详解（307.11）

标号一样的导线在物理上是连接在一起的。
将 PB8 或 PB9 拉低，就可以实现将对应的 LED 灯点亮。
常用的GPIO HAL库函数：

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);//I/O口的初始化配置
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState
PinState);//对I/O口写高写低
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);//翻转I/O口的状态
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//时钟：使GPIOB能工作，节约能耗，资源最大化的利用

结构体 GPIO_InitTypeDef 定义：

typedef struct
{
uint32_t Pin;//引脚编号
uint32_t Mode;//输入|推挽输出|开漏输出
uint32_t Pull;//上拉|下拉|不拉
uint32_t Speed;//低速|中速|高速
} GPIO_InitTypeDef;

2. 按键点亮LED灯（轮询法）（308.12）

输入（按键）：
- KEY1：PA0
- KEY2：PA1
输出（LED灯）：
- LED1：PB8
- LED2：PB9
代码（key_test/MDK-ARM）

//main.c
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
#define KEY_ON  0
#define KEY_OFF 1
/* USER CODE END PM */
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{//检测按键的状态
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
	{	/* 按键按下 */
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET);//消除按键抖动（防抖操作）
		return KEY_ON;
	}else
	{	/* 按键松开 */
		return KEY_OFF;
	}
}
int main(void)
{
	HAL_Init();
	SystemClock_Config();
	MX_GPIO_Init();
	while (1)
  {//按下key时，翻转led的状态
    	/* USER CODE END WHILE */
		//HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
    	/* USER CODE BEGIN 3 */
		if(Key_Scan(GPIOA, GPIO_PIN_0) == KEY_ON)
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
		if(Key_Scan(GPIOA, GPIO_PIN_1) == KEY_ON)
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
  }
}

3. 复位和时钟控制（RCC）（309.13）

reset and clock control

复位

系统复位
当发生以下任一事件时，产生一个系统复位：
- 1. NRST引脚上的低电平(外部复位)
  2. 窗口看门狗计数终止(WWDG复位)
  3. 独立看门狗计数终止(IWDG复位)
  4. 软件复位(SW复位)
  5. 低功耗管理复位
电源复位
当以下事件中之一发生时，产生电源复位：
- 1. 上电/掉电复位(POR/PDR复位)
  2. 从待机模式中返回
备份区复位
备份区域拥有两个专门的复位，它们只影响备份区域。
当以下事件中之一发生时，产生备份区域复位。
- 1. 软件复位，备份区域复位可由设置备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)(见6.3.9节)中的BDRST位
    产生。
  2. 在VDD和VBAT两者掉电的前提下，VDD或VBAT上电将引发备份区域复位。

时钟控制

什么是时钟？
时钟打开，对应的设备才会工作。
时钟来源
- 三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)
  - HSI振荡器时钟（高速内部时钟）
  - HSE振荡器时钟（高速外部时钟）
  - PLL时钟（锁相环倍频时钟）
- 二级时钟源：
  - 40kHz低速内部RC（LSIRC）振荡器
  - 32.768kHz低速外部晶体（LSE晶体）
如何使用CubeMX配置时钟

在这里插入图片描述

4. 中断相关概念（310.14）

什么是中断？

中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入
处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

什么是 EXTI？

外部中断/事件控制器 (EXTI) 管理了控制器的 23 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。
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。
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。
EXTI初始化结构体：

typedef struct
{
 //中断/事件线
 uint32_t EXTI_Line;        /*!< Specifies the EXTI lines to be enabled or
disabled.
                    This parameter can be any combination value
of @ref EXTI_Lines */
 //EXTI 模式
 EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;    /*!< Specifies the mode for the EXTI lines.
                    This parameter can be a value of @ref
EXTIMode_TypeDef */
 //触发类型
 EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; /*!< Specifies the trigger signal active edge
for the EXTI lines.
                    This parameter can be a value of @ref
EXTITrigger_TypeDef */
 //EXTI 控制
 FunctionalState EXTI_LineCmd;   /*!< Specifies the new state of the selected
EXTI lines.
                    This parameter can be set either to ENABLE
or DISABLE */
}EXTI_InitTypeDef;

中断/事件线：

#define EXTI_Line0    ((uint32_t)0x00001)   /*!< External interrupt line 0 */
#define EXTI_Line1    ((uint32_t)0x00002)   /*!< External interrupt line 1 */
#define EXTI_Line2    ((uint32_t)0x00004)   /*!< External interrupt line 2 */
#define EXTI_Line3    ((uint32_t)0x00008)   /*!< External interrupt line 3 */
#define EXTI_Line4    ((uint32_t)0x00010)   /*!< External interrupt line 4 */
#define EXTI_Line5    ((uint32_t)0x00020)   /*!< External interrupt line 5 */
#define EXTI_Line6    ((uint32_t)0x00040)   /*!< External interrupt line 6 */
#define EXTI_Line7    ((uint32_t)0x00080)   /*!< External interrupt line 7 */
#define EXTI_Line8    ((uint32_t)0x00100)   /*!< External interrupt line 8 */
#define EXTI_Line9    ((uint32_t)0x00200)   /*!< External interrupt line 9 */
#define EXTI_Line10   ((uint32_t)0x00400)   /*!< External interrupt line 10 */
#define EXTI_Line11   ((uint32_t)0x00800)   /*!< External interrupt line 11 */
#define EXTI_Line12   ((uint32_t)0x01000)   /*!< External interrupt line 12 */
#define EXTI_Line13   ((uint32_t)0x02000)   /*!< External interrupt line 13 */
#define EXTI_Line14   ((uint32_t)0x04000)   /*!< External interrupt line 14 */
#define EXTI_Line15   ((uint32_t)0x08000)   /*!< External interrupt line 15 */
#define EXTI_Line16   ((uint32_t)0x10000)   /*!< External interrupt line 16
Connected to the PVD Output */
#define EXTI_Line17   ((uint32_t)0x20000)   /*!< External interrupt line 17
Connected to the RTC Alarm event */
#define EXTI_Line18   ((uint32_t)0x40000)   /*!< External interrupt line 18
Connected to the USB OTG FS Wakeup from suspend event */              
#define EXTI_Line19   ((uint32_t)0x80000)   /*!< External interrupt line 19
Connected to the Ethernet Wakeup event */
#define EXTI_Line20   ((uint32_t)0x00100000)  /*!< External interrupt line 20
Connected to the USB OTG HS (configured in FS) Wakeup event */
#define EXTI_Line21   ((uint32_t)0x00200000)  /*!< External interrupt line 21
Connected to the RTC Tamper and Time Stamp events */                
#define EXTI_Line22   ((uint32_t)0x00400000)  /*!< External interrupt line 22
Connected to the RTC Wakeup event */

EXTI 模式：

typedef enum
{
 EXTI_Mode_Interrupt = 0x00,  //产生中断
 EXTI_Mode_Event = 0x04    //产生事件
}EXTIMode_TypeDef;

触发类型：

typedef enum
{
 EXTI_Trigger_Rising = 0x08,     //上升沿
 EXTI_Trigger_Falling = 0x0C,     //下降沿
 EXTI_Trigger_Rising_Falling = 0x10  //上升沿和下降沿都触发
}EXTITrigger_TypeDef;

EXTI 控制：
使能 EXTI ，一般都是使能， ENABLE

什么是优先级？

抢占优先级和响应优先级的区别：

高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。
抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。
抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行。
如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行

什么是优先级分组？

Cortex-M3 允许具有较少中断源时使用较少的寄存器位指定中断源的优先级，因此 STM32 把指定中断优先级的寄存器位减少到 4 位，这 4 个寄存器位的分组方式如下：

第0组：所有4位用于指定响应优先级
第1组：最高1位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级
第2组：最高2位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级
第3组：最高3位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级
第4组：所有4位用于指定抢占式优先级

什么是NVIC？

STM32 通过中断控制器 NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）进行中断的管理。NVIC 是属于 Cortex 内核的器件，不可屏蔽中断（NMI）和外部中断都由它来处理，但是 SYSTICK 不是由 NVIC 控制的。

typedef struct
{
 uint8_t NVIC_IRQChannel;
 uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;  //抢断优先级
 uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;  //响应优先级   
 FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;   
} NVIC_InitTypeDef;

什么是中断向量表？

每个中断源都有对应的处理程序，这个处理程序称为中断服务程序，其入口地址称为中断向量。所有中
断的中断服务程序入口地址构成一个表，称为中断向量表；也有的机器把中断服务程序入口的跳转指令构成
一张表，称为中断向量跳转表。

5. 按键点亮LED灯（中断法）（311.15）

配置时钟
配置GPIO口
使能中断

代码（4.exti_test/MDK-ARM）

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)//中断服务函数
{
	switch(GPIO_Pin)
	{
		HAL_Delay(50);//为了消抖
		case GPIO_PIN_0:
			if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)//消抖：如果下降沿之后的50ms还是低（消除意外抖动带来的低电平情况）
				HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);//翻转LED灯状态
		break;
		case GPIO_PIN_1:
			if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
				HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
		break;
	}
}

6. 电动车报警器项目概述（312.16）

项目需求

点击遥控器 A 按键，系统进入警戒模式，一旦检测到震动（小偷偷车），则喇叭发出声响报警，吓退小偷。
点击遥控器 B 按键，系统退出警戒模式，再怎么摇晃系统都不会报警，否则系统一直发出尖叫，让车主尴
尬。

项目框图

在这里插入图片描述

硬件清单

振动传感器
继电器
高功率喇叭
433M无线接收发射模块
杜邦线

7. 振动传感器介绍及实战（313.17）

振动传感器介绍

单片机供电VCC GND接单片机
产品不震动，输出高电平，模块上的DO口
产品震动，输出低电平，绿色指示灯亮
AO口不用

编程实现

需求：当振动传感器接收到振动信号时，使用中断方式点亮LED1。
CubeMX 的必要配置
代码（5.alert_project/MDK-ARM）

//重写中断服务函数，如果检测到EXTI中断请求，则进入此函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	//一根中断线上接有多个中断源，判断中断源是否来自PA4
	if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_4)
	{
		//如果检测到PA4被拉低
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			//则点亮LED1
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
			HAL_Delay(1000);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
		}
		else
		{
		//如果未检测到PA4被拉低，则关闭LED1
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
		}
	}
}

如果直接在中断服务函数里调用 HAL_Delay 函数，则会造成系统卡死。
- 原因：程序初始化时默认把滴答定时器的中断优先级设为最低，其它中断源很容易打断它导致卡死。
- 解决：在 main 函数里使用以下函数提高滴答定时器的中断优先级（提升至0）：
  HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn,0,0);
- 并且将 EXTI4 的中断优先级设置比滴答定时器的中断优先级高，比如 2 。

8. 继电器介绍及实战（314.18）

继电器工作原理

单片机供电VCC GND接单片机，VCC需要接3.3V，5V不行！
最大负载电路交流250V/10A，直流30V/10A
引脚 IN 接收到低电平时，开关闭合。（PB8，同时led1亮）
电源的负极—负载的负极
电源的正极、负载的正极分别接到继电器的 com 和 NO 口（可反）

9. 433M无线发射接收模块介绍及实战（315.19）

433M无线发射接收模块介绍

单片机供电VCC GND接单片机
接收到信号，接收模块对应针脚输出高电平
有D0 D1 D2 D3，对应遥控器的ABCD

编程实现

需求：按下遥控器A按键，LED1亮1秒；按下遥控器B按键，LED2亮1秒。
- D0 – PA5
- D1 – PA6
修改 cubemx 工程配置：
代码（5.alert_project/MDK-ARM）

//重写中断服务函数，如果检测到EXTI中断请求，则进入此函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	switch(GPIO_Pin)
	{	
		case GPIO_PIN_5:
			if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5) ==  GPIO_PIN_SET)
			{// 如果检测到PA5被拉高（即按键A被按下）
				// 则将PB8拉低，LED1亮1秒
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
				HAL_Delay(1000);
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
			}
			else
			{// 未检测到PA5被拉高，则LED1灭
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
			}
		break;
		case GPIO_PIN_6:
			if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_6) ==  GPIO_PIN_SET)
			{// 如果检测到PA6被拉高（按键B被按下）
				// 则将PB9拉低，LED2亮1秒
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
				HAL_Delay(1000);
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
			}
			else
			{// 未检测到PA5被拉高，则LED1灭
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
			}
		break;
	}
}

10. 电动车报警器项目设计及（316.20）

项目设计

//如果检测到PA4被拉低（小偷偷车），并且警报模式打开
    //则将PB7拉低，继电器通电，喇叭一直响
// 如果检测到PA5被拉高（按键A按下），设定为开启警报模式
    // 则将PB7拉低（喇叭响），2秒后恢复电平（喇叭不响），表示进入警报模式
    // 同时将标志位设置为ON
// 如果检测到PA6被拉高（按键B按下），设定为关闭警报模式
    // 则将PB7拉低（喇叭响），1秒后恢复电平（喇叭不响），表示关闭警报模式
    // 同时将标志位设置为OFF

编程实现

cubemx工程修改
代码（5.alert_project/MDK-ARM）

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
#define J_ON  1
#define J_OFF 2
/* USER CODE END PM */
//重写中断服务函数，如果检测到EXTI中断请求，则进入此函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	static int mark = J_OFF;//只在首次初始化时分配内存，且在函数调用之间保留其值
	switch(GPIO_Pin)
	{
		// 如果检测到PA4被拉低（发生振动 即小偷偷车），并且警报模式打开
		case GPIO_PIN_4:
			if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4) ==  GPIO_PIN_RESET && mark == J_ON)
			{
				// 则将PB7拉低，继电器通电，喇叭一直响
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
			}
		break;
		
		// 如果检测到PA5被拉高（按键A被按下）,设定为开启警报模式
		case GPIO_PIN_5:
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5) ==  GPIO_PIN_SET)
		{
			// 则将PB7拉低（喇叭响），2秒，表示进入到警报模式
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
			HAL_Delay(2000);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
			// 同时将标示位设置为ON
			mark = J_ON;
		}
		break;
		
		// 如果检测到PA6被拉高（按键B被按下），设定为关闭警报模式
		case GPIO_PIN_6:
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_6) ==  GPIO_PIN_SET)
		{
			// 则将PB7拉低（喇叭响），1秒，表示关闭警报模式
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
			HAL_Delay(1000);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
			// 同时将标示位设置为OFF
			mark = J_OFF;
		}
	}
}