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
3.STM32中断
- 68个可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设
- 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
- WWDG：窗口看门狗 用来监测程序运行状态的中断 比如程序卡死了 没有及时喂狗 窗口看门狗就会申请中断 让程序调到窗口看门狗的中断程序里 此时可以在中断程序里进行一些错误检查 看看出现什么问题
- PVD电源电压检测：如果供电电压不足 PVD电路就会申请中断 在中断里可知供电不足 此时便需要保存重要数据
- 地址：程序中的中断函数其地址是由编译器来分配的 是不固定的 但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 这里就需要在内存中定义一个地址的列表 这个列表地址是固定的 中断发生后 就跳到这个固定位置 在这个固定位置上 由编译器 再加上一条跳转到中断函数的代码 此时中断跳转就可以跳转到任意位置了 这个中断地址的列表 就是中断向量表 相当于中断跳转的一个跳板 但我们是用C语言编程的 不需要去管这个中断向量表
4.NVIC基本结构（嵌套中断向量控制器）
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）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，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按中断号排队
6.EXIT简介
- 相同的Pin不能同时触发中断：比如PA0和PB0不能同时使用
- 通道数：加起来总共有20个中断线路 16个GPIO_Pin是外部中断的主要功能 后面四个主要是来外部中断”蹭网“的 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 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 对于RTC闹钟来说 有时候为了省电 RTC定了个闹钟后 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 USB唤醒、以太网唤醒也都是类似作用
- 中断响应：申请中断 让CPU执行中断函数
- 事件响应：是STM32对外部中断增加的一种额外的功能 当外部中断检测到引脚电平变化时 正常的流程是选择触发中断 但在STM32中 也可以选择触发一个事件 如果选择触发事件 那外部中断的信号就不会通向CPU 而是通向其他外设 用来触发其他外设的操作 比如触发ADC转换、触发DMA等
- 3、4对比总结：中断响应是正常流程 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
7.EXIT基本结构
- AFIO：数据选择器 可以在前面3个GPIO外设的16个引脚里选择其中一个连接到后面的EXIT的通道里
- 输入信号经过EXIT电路后分为了两种输出 上面的接到了NVIC 是用来触发中断的 本来20路输入 应该有20路中断的输出 可能开发板公司觉得20输出太多 比较占用NVIC的通道资源 所以把其中外部中断的9~5、15~10分到一个通道里 意思是外部中断的9~5会触发同一个中断函数 15~10也会触发同一个中断函数 在编程时 在这两个中断函数里 需要再根据标志位来区别到底是哪个中断进来的 下面有20条输出线路到了其他外设 这就是用来触发其他外设操作的 也就是我们上面说的事件响应
8.AFIO复用IO口
-
AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
-
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.EXIT框图
- 触发信号通过或门之后 兵分两路 上一路是触发中断的 下一路是触发事件的 中断输出部分：触发中断首先会置一个挂起寄存器 相当于是一个中断标志位 可以读取这个寄存器判断是哪个通道触发的中断 如果中断挂起寄存器置1 继续向左走 和中断屏蔽寄存器共同进入一个与门 然后至NVIC中断控制器 这个与门相当于一个开关 中断屏蔽寄存器给1 那另一个就是直接输出 也就是允许中断 中断屏蔽寄存器给0 另一个无论输入什么 输出都是0 相当于屏蔽了这个中断 事件输出部分：事件屏蔽寄存器进行开关控制 最后通过一个脉冲发生器到其他外设 这个脉冲发生器就是给一个电平脉冲 用来触发其他外设的动作
10.相关API
10.1 GPIO_AFIODeInit
void GPIO_AFIODeInit(void)(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
功能:
用来复位AFIO外设 调用该函数后AFIO外设的配置就会全部清除
参数:
无
返回值:
无
10.2 GPIO_PinLockConfig
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能:
锁定GPIO引脚配置寄存器
参数:
GPIOx:GPIOx:其中x可以为(A..G)选择GPIO外设
GPIO_Pin:要写的端口位,该参数可以是GPIO_Pin_x的任意组合，其中x可以是(0..15)
返回值:
无 10.3 GPIO_PinRemapConfig
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);
功能:
更改指定引脚的映射
参数:
GPIO_Remap: 选择要重新映射的引脚
NewState：端口引脚重新映射的新状态,取值为:ENABLE或DISABLE
返回值:
无
10.4 GPIO_EXTILineConfig
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
功能:
选择 GPIO 管脚用作外部中断线路
参数:
GPIO_PortSource: 选择用作外部中断线源的 GPIO 端口,取值为GPIO_PortSourceGPIOx，其中x为(A..G)
GPIO_PinSource：待设置的外部中断线路,该参数可以是GPIO_PinSourcex，其中x可以是(0..15)
返回值:
无
10.5 EXTI_Init
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
功能:
根据 EXTI_InitStruct 中指定的参数初始化外设 EXTI 寄存器
参数:
EXTI_InitStruct：指向结构 EXTI_InitTypeDef 的指针，包含了外设 EXTI 的配置信息
返回值:
无
10.6 EXTI_GetITStatus
ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line)
功能:
检查指定的 EXTI 线路触发请求发生与否
参数:
EXTI_Line：待检查 EXTI 线路的挂起位
返回值:
EXTI_Line 的新状态（SET 或者 RESET）
10.7 EXTI_ClearITPendingBit
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line)
功能:
清除 EXTI 线路挂起位
参数:
EXTI_Line：待清除 EXTI 线路的挂起位
返回值:
无
10.8 NVIC_PriorityGroupConfig
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
功能:
设置优先级分组：先占优先级和从优先级
参数:
NVIC_PriorityGroup：优先级分组位长度
返回值:
无
PriorityGroup类型
/** @defgroup Preemption_Priority_Group
* @{
*/
#define NVIC_PriorityGroup_0 ((uint32_t)0x700) /*!< 0 bits for pre-emption priority
4 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_1 ((uint32_t)0x600) /*!< 1 bits for pre-emption priority
3 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_2 ((uint32_t)0x500) /*!< 2 bits for pre-emption priority
2 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_3 ((uint32_t)0x400) /*!< 3 bits for pre-emption priority
1 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_4 ((uint32_t)0x300) /*!< 4 bits for pre-emption priority
0 bits for subpriority */
10.9 NVIC_Init
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)
功能:
根据 NVIC_InitStruct 中指定的参数初始化外设 NVIC 寄存器
参数:
NVIC_InitStruct：指向结构 NVIC_InitTypeDef 的指针，包含了外设 GPIO 的配置信息
返回值:
无
11.对射式红外传感器工程
11.1 对射式红外传感器模块
11.1.1 简介
该产品采用FTR9606高灵敏度槽型光耦器件，槽宽5mm。它由一个红外发光二极管和NPN光电三极管组成，M3固定安装孔，有输出状态指示灯，输出高电平灯灭，输出低电平灯亮。有遮挡，输出高电平。无遮挡，输出低电平。使用3.3-5VDC 宽电压LM393比较器输出,信号干净，波形好，驱动能力强,超过15mA。输出形式:数字开关量输出(0和1)。广泛用于电机转速检测，脉冲计数,位置限位等。
11.1.2 特点
1、使用进口ITR9606高灵敏度槽型光耦传感器，槽宽度5mm。
2、有输出状态指示灯，输出高电平灯灭，输出低电平灯亮。
3、有遮挡，输出高电平;无遮挡，输出低电平。
4、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA。
5、工作电压3.3V-5V
6、输出形式:数字开关量输出（0和1)
7、设有M3固定螺栓孔，方便安装
8、小板PCB尺寸:3.2cm x 1.4cm
9、使用宽电压LM393比较器
10、广泛用于电机转速检测，脉冲计数，位置限位等。
11.1.3 引脚说明
1、VCC 接电源正极3.3-5V
2、GND 接电源负极
3、DO TTL开关信号输出
4、AO 此模块不起作用
11.1.4 操作说明
1、接好VCC和GND，模块电源指示灯会亮
2、模块槽中无遮挡时，接收管导通，模块DO输出低电平，开关指示灯亮;遮挡时，DO输出高电平，开关指示灯灭。
3、模块DO可与继电器相连，组成限位开关等功能，也可以与有源蜂鸣器模块相连，组成报警器。
4、DO输出接口可以与单片机10口直接相连，一般接外部中断，检测传感器是否有遮档，如用电机码盘则可检测电机的转速。
11.1.5 电路原理图
11.2 接线图
11.3 相关代码
CountSensor.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t CountSensor_Count; //全局变量，用于计数
/**
* 函 数：计数传感器初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void CountSensor_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将PB14引脚初始化为上拉输入
/*AFIO选择中断引脚*/
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//将外部中断的14号线映射到GPIOB，即选择PB14为外部中断引脚
/*EXTI初始化*/
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; //定义结构体变量
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14; //选择配置外部中断的14号线
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //指定外部中断线使能
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //指定外部中断线为中断模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //指定外部中断线为下降沿触发
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; //选择配置NVIC的EXTI15_10线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}
/**
* 函 数：获取计数传感器的计数值
* 参 数：无
* 返 回 值：计数值，范围：0~65535
*/
uint16_t CountSensor_Get(void)
{
return CountSensor_Count;
}
/**
* 函 数：EXTI15_10外部中断函数
* 参 数：无
* 返 回 值：无
* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
*/
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET) //判断是否是外部中断14号线触发的中断
{
/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
{
CountSensor_Count ++; //计数值自增一次
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14); //清除外部中断14号线的中断标志位
//中断标志位必须清除
//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
}
}
CountSensor.h
#ifndef __COUNT_SENSOR_H
#define __COUNT_SENSOR_H
void CountSensor_Init(void);
uint16_t CountSensor_Get(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSensor.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
CountSensor_Init(); //计数传感器初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Count:"); //1行1列显示字符串Count:
while (1)
{
OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5); //OLED不断刷新显示CountSensor_Get的返回值
}
}
现象：这里给外部中断配置的是下降沿 所以每次遮挡传感器 在遮挡的那一瞬间计次加1 拿起的说话不变 再次遮挡计次再次加1
12.旋转编码器工程
12.1 旋转编码器模块
12.1.1 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
12.2 硬件电路
- 左边接了一个10的上拉电阻 默认没旋转的情况下 这个点被上拉为高电平 通过R3输出到A端口就是高电平 当旋转时 内部触电导通 这个点直接被拉低到GND 再通过R3输出 A端口就是低电平
- R3：输出限流电阻 防止模块引脚电流过大
- C1：输出滤波电容 防止一些输出信号抖动
12.2 接线图
12.3 相关代码
Encoder.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
int16_t Encoder_Count; //全局变量，用于计数旋转编码器的增量值
/**
* 函 数：旋转编码器初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void Encoder_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将PB0和PB1引脚初始化为上拉输入
/*AFIO选择中断引脚*/
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//将外部中断的0号线映射到GPIOB，即选择PB0为外部中断引脚
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);//将外部中断的1号线映射到GPIOB，即选择PB1为外部中断引脚
/*EXTI初始化*/
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; //定义结构体变量
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1; //选择配置外部中断的0号线和1号线
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //指定外部中断线使能
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //指定外部中断线为中断模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //指定外部中断线为下降沿触发
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; //选择配置NVIC的EXTI0线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn; //选择配置NVIC的EXTI1线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //指定NVIC线路的响应优先级为2
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
}
/**
* 函 数：旋转编码器获取增量值
* 参 数：无
* 返 回 值：自上此调用此函数后，旋转编码器的增量值
*/
int16_t Encoder_Get(void)
{
/*使用Temp变量作为中继，目的是返回Encoder_Count后将其清零*/
/*在这里，也可以直接返回Encoder_Count
但这样就不是获取增量值的操作方法了
也可以实现功能，只是思路不一样*/
int16_t Temp;
Temp = Encoder_Count;
Encoder_Count = 0;
return Temp;
}
/**
* 函 数：EXTI0外部中断函数
* 参 数：无
* 返 回 值：无
* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET) //判断是否是外部中断0号线触发的中断
{
/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0) //PB0的下降沿触发中断，此时检测另一相PB1的电平，目的是判断旋转方向
{
Encoder_Count --; //此方向定义为反转，计数变量自减
}
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); //清除外部中断0号线的中断标志位
//中断标志位必须清除
//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
}
}
/**
* 函 数：EXTI1外部中断函数
* 参 数：无
* 返 回 值：无
* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
*/
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET) //判断是否是外部中断1号线触发的中断
{
/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0) //PB1的下降沿触发中断，此时检测另一相PB0的电平，目的是判断旋转方向
{
Encoder_Count ++; //此方向定义为正转，计数变量自增
}
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1); //清除外部中断1号线的中断标志位
//中断标志位必须清除
//否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死
}
}Encoder.h
#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H
void Encoder_Init(void);
int16_t Encoder_Get(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Encoder.h"
int16_t Num; //定义待被旋转编码器调节的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Encoder_Init(); //旋转编码器初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Num:"); //1行1列显示字符串Num:
while (1)
{
Num += Encoder_Get(); //获取自上此调用此函数后，旋转编码器的增量值，并将增量值加到Num上
OLED_ShowSignedNum(1, 5, Num, 5); //显示Num
}
}
