写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！
本文写于：2025.04.03
STM32开发板学习——第11节: [5-1] EXTI外部中断
- 前言
- 开发板说明
- 引用
- 解答和科普
- 一、外部中断
- 二、硬件介绍
- 问题
- 总结
前言
本次笔记是用来记录我的学习过程,同时把我需要的困难和思考记下来,有助于我的学习，同时也作为一种习惯,可以督促我学习,是一个激励自己的过程,让我们开始32单片机的学习之路。
欢迎大家给我提意见,能给我的嵌入式之旅提供方向和路线，现在作为小白,我就先学习32单片机了,就跟着B站上的江协科技开始学习了.
在这里会记录下江协科技32单片机开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容，因为我之前有一个开发板,我大概率会用我的板子模仿着来做.让我们一起加油！
另外为了增强我的学习效果：每次笔记把我不知道或者问题在后面提出来,再下一篇开头作为解答！
开发板说明
本人采用的是慧净的开发板,因为这个板子是我N年前就买的板子,索性就拿来用了。另外我也购买了江科大的学习套间。
原理图如下
1、开发板原理图
2、STM32F103C6和51对比
3、STM32F103C6核心板
视频中的都用这个开发板来实现,如果有资源就利用起来。另外也计划实现江协科技的套件。
下图是实物图
引用
【STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕】
还参考了下图中的书籍:
STM32库开发实战指南：基于STM32F103（第2版）
数据手册
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解答和科普
一、外部中断
中断就是正常主程序执行的某个时刻，发生了中断触发条件，比如对外部中断来说，可以是引脚发生了电平跳变，对于定时器来说，可以是定时的时间到了，对于串口通信来说，可以是接收到了数据，当这些事件发生时，情况会比较紧急。所以我们希望当中断条件满足时，CPU能够立即停下当前执行的程序，转而去处理这些中断事件的程序。处理完之后返回原来被暂停的位置继续运行。
中断来了。主程序都得立即暂停。程序由硬件电路自动跳转到中断程序中。
当这个中断在执行时。叉有新的优先级更高的中断来，那这里就会再次打断。然后执行新的中断，新的中断结束。再继续原来的中断。
c语言中，中断的执行流程如下。上面是主函数，while（1）死循环里就是主程序，正常情况下，程序就是在主程序中不断循环执行，当中断条件满足时，主程序就会暂停，然后自动跳转到中断程序里运行，中断程序执行完之后，再返回主程序执行。一般中断程序都是在一个子函数里，这个函数不需要我们调用，当中断来临时，由硬件自动调用这个函数，这就是在c语言中，中断的执行流程。
多个可屏蔽中断通道（中断源），包含EXTI（外部中断）、TIM、ADC（模数转换器）、USART（串口）、SPI、I2C、RTC（实时时钟）等多个外设。（几乎所有模块都能申请中断）
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。
NVIC就是STM32中用来管理中断、分配优先级的，NVIC的中断优先级共有16个等级。还可以设置抢占优先级和响应优先级，这个是非常灵活的。
图为stm32的中断资源，上面灰色的是内核中断，比较高深，也很难理解，我们一般用不到，了解一下即可。
下面不是灰色的部分就是stm32外设的中断了，比如第一个，窗口看门狗，这个是用来监测程序运行状态的中断，比如你程序卡死了，没有及时喂狗，窗口看门狗就会申请中断，让你的程序跳到窗口看门狗的中断程序里，你在中断程序就可以进行一些错误检查，看看出什么问题了;
PVD电源电压监测，如果你供电电压不足，PVD电路就会申请中断，你在中断里就知道现在供电不足，是不是电池没电了，要赶紧保存一下重要数据；
外设电路检测到有什么异常或事件，需要提示一下CPU的时候，它就可以申请中断，让程序调到对应的中断函数里运行一次，用来处理这个异常或事件。
EXTI0-EXTI4 和EXTI5-EXTI_10都是外部中断对应的中断源
图中最右边是中断的地址，因为程序中的中断函数，它的地址是由编译器来分配的，是不固定的，但是我们的中断跳转，由于硬件的限制，只能跳到固定的地址执行程序，所以为了硬件能够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，这个列表的地址是固定的，中断发生后，就跳到这个固定位置，然后在这个固定位置，由编译器，再加上一个跳转到中断函数的代码，这样中断跳转就可以跳转到任意位置了，这个中断地址的列表，就叫中断向量表，相当于中断跳转的一个跳板，不过我们用c编程，是不需要管这个中断向量表的，因为编译器都帮我们做好了。
NVIC（嵌套中断向量控制器），在STM32中，它是用来统一分配中断优先级和管理中断的，NVIC是一个内核外设，是CPU的小助手（STM32中断非常多，如果把中断全接到CPU上，会很麻烦，毕竟CPU主要是用来运算的，中断分配就放到别的地方），所以NVIC就出现了，NVIC有很多输入口，图中线上划了个斜杠上面写了n（这个意思是：一个外设可能会同时占用多个中断通道，所以这里有n条线），然后NVIC只有一个输出口，NVIC根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序，之后通过右边这一输出口就告诉CPU该处理哪个中断，对于中断先后顺序分配的任务，CPU不需要知道
举个例子：比如CPU是医生，如果医院只有一个医生时，当看病人很多时，医生就得先安排一下先看谁后看谁，如果有紧急的病人，那还得让紧急的病人最先来，这个安排先后顺序的任务很繁琐会影响医生看病的效率，所以医院就安排了一个叫号系统（NVIC），来病人了统一取号并且根据病人的等级，分配一个优先级，然后叫号系统看一下现在在排队的病人，优先叫号紧急的病人，最后叫号系统给医生输出的就是一个一个排好队的病人，医生就可以专心看病了。
为了处理不同形式的优先级，STM32的NVIC可以对优先级进行分组，分为抢占式优先级和响应优先级：
抢占优先级和响应优先级的区别，例子：还想一下病人叫号的例子，对于紧急的病人，其实有两种形式的优先。一种是，上一个病人1在看病，外面排队了很多病人，当病人1看完后，外面排队中的紧急病人最先进去看病即使这个紧急病人是最后来的，这种在排队中的插队的就叫响应优先级，响应优先级高的可以插队提前看病。另一种是，上一个病人1在看病，外面排队中的病人2比病人1更加紧急，病人2可以不等病人1看完直接冲到医生的屋里，让病人1先靠边站，先给病人2看病，病人2看完病接着病人1看病，然后外面排队的病人再进来，这种形式的优先级就是中断嵌套，这种决定是不是可以中断嵌套的优先级，就叫抢占优先级，抢占优先级高的，可以进行中断嵌套。
==插队式优先级：响应优先级，==可以插队提前看病。
抢占式优先级： 直接冲到医生的屋里。让上一个病人先靠边站
为了将优先级区分为抢占优先级和响应优先级，就需要对这16个优先级优先级进行分组，NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15，4位二进制，对应16个优先级）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位的响应优先级优先级的数值越小，优先级越高，0就是最高优先级 ；然后呢这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。
抢占式优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队，然后还有，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队，这个中断号就是表里的数字，当抢占优先级和响应优先级均相同时按照这个数字来排队，数值小的优先响应，所以STM32的中断不存在先来后到的排队方式。在任何时候都是优先级高的先响应。
因为优先级总共是4位，所以就有（0,4）、（1,3）、（2,2）、（3,1）、（4,0），这5种分组方式，分组0的就是0位的抢占等级，取值只能为0,4位的响应等级，取值可以是0-15；分组1是1位的抢占等级，取值是0~1,3位的响应等级（取值是0-7）；这个分组方式在程序中是我们自己来选择的，选好分组方式后，我们在配置优先级的时候，就要注意抢占优先级和响应优先级的取值范围，不要超出这个表里规定的取值范围。
了解完NVIC这个叫号系统和叫号的规则，就来看一下第一个病人——EXTI外部中断
简单来说，就是引脚电平变化，申请中断；
软件触发，就是引脚啥事没有，程序里执行一句代码，就能触发中断，
所有GPIO口但相同的Pin不能同时触发中断：比如PA0和PB0不能同时用，只能选一个作为中断引脚，所以如果有多个中断引脚，要选择不同Pin的引脚。
因为这个外部中断有个功能。就是从低功耗模式的停韭模武下唤醒STM32，那对于PVD电源电压监测。当从电原从电压过低诙复时，就需要PVD借助一下跳部中断退出停止模武。
对于RT闹钟来说。有时候为了省电。RT定一个闹钟之后，STM3B2会进入停止模武。等到闹钟响的时候再唤醒。这也需要借助外部中断。
==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，但是在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了, 而是通向其它外设。==用来触发其它外设的操作, 比如触发ADC转换触发DMA等
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.
首先最左边，是GPIO口的外设，比如GPIOA、GPIOB、GPIOC等，每个GPIO外设有16个引脚，所以进来16根线，EXTI模块只有16个GPIO的通道，但这里每个GPIO外设都有16个引脚，如果每个引脚占用一个通道，那EXTI的16个通道显然就不够用了，所以在这里，会有一个AFIO中断引脚选择的电路模块，这个AFIO就是一个数据选择器，它可以在这前面3个GPIO外设的16个引脚里选择其中一个连接到后面EXTI的通道里，
所以相同的Pin不能同时触发中断，只有一个能接上通道。这就是所有GPIO口都能触发中断。但相同的Pin不能同时触发中断的原因。想用pin直接全部选吧应该也就是只有16个通道，意思是应该全选了，每个都能触发，但是相同Pin不能同时触发。
然后通过AFIO选择之后的16个通道，就接到了EXTI边沿检测及控制电路上，同时下面这4个蹭网的外设也是并列接进来的，这些加起来就组成了EXTI的20个输入信号，然后经过EXTI电路之后，分为了两种输出；
其中，上面的接到了NVIC，是用来触发中断的，本来有20路输入，应该有20路输出，但是可能ST公司觉得这20个输出太多了，比较占用NVIC的通道资源，所以就把外部中断9~5，和15 ~ 10，给分到一个通道里，也就是说，外部中断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 ，在编程的时候，我们在这两个中断函数里，需要再根据标志位区分到底是哪个中断进来的。
下面这里有20条通道接到了其他外设，这就是用来触发其他外设操作的，也就是刚才说的事件响应。
复用功能重映射
就是用AFIO来完成的,这也是AFIO的一大主要功能,然后是中断引脚选择
中断引脚选择
二、硬件介绍
到低什么样的设备需要用到外部中断呢，使用外部中断有什么好处呢？
就是对于STM32来说，想要获取的信号是外部驱动的很快的突发信号：比如旋转编码器的输出信号，我可能很久都不会拧它，这时不需要STM32做任何事情，但是我一拧它，就会有很多脉冲波形需要STM32接受，这个信号是突发的，STM32不知道什么时候会来，同时它是外部驱动的，STM32只能被动读取，最后这个信号非常快，STM32稍微晚一点，就会错过很多波形，所以对于这种情况来说，就可以考虑使用STM32的外部中断了。比如红外遥控接收头，按键（不推荐因为抖动和松手检测）可以用定时器读取。
1、使用的也是对射式红外传感器来测速的，为了测速，还需呀配合一个光栅编码盘，当这个编码盘转动时，红外传感器的红外光就会出现遮挡、透过、遮挡、透过这样的现象，对应模块输出的电平就是高低电平交替的方波，这个方波的个数表示了转过的角度，方波的频率表示转速，那我们就可以用外部中断来捕获这个方波的边沿，依次判断位置和速度，这个模块只有一路输出，正转反转输出波形没法区分，所以这种方法只能测量位置和速度，不能测量旋转方向。
2、旋转编码器：产生一个90°的相位差。
正转
反转
带正交波形信号输出的编码器。是可以用来测方向的
因为它是触点接触的形武。所以以不适合电机这种高速旋转的地方，比如音响的调节。
3、霍尔传感器。
4、独立的编码器模块。
旋转轴旋转时。这两个触点以相俭相差90度的方式交替导通，因为这只是个开关信号。就以要配合外围电路才能输出高低电平，左边接了一个10K的上拉电阻，默认没旋转的情况下，这个点为上拉为高电平，通过R3这个电阻输出到A端口的就也是高电平，当旋转时。内部这里触点导通,那这个点就直接被拉低到GND了，再通过R3输出，A端口就是低电平了，还有限流电阻，和滤波电容。
NVIC是内核外设，所以在Cortex-M3编程手册里面找，
问题
1、感觉很复杂，有点难以理清楚。
总结
本节课主要是了解这中断系统，最主要学了外部中断，知道了中断的分组，优先级。NVIC来管理中断，而不是CPU来管理，最后向CPU申请中断就行了；还学了NVIC的优先级和中断分配，还有EXTI的基本结构，和AFIO来控制引脚，使得虽然每个GPIO都能触发外部中断，但是Pin相同的不能同时使用，最后的流程：经过输入进入边缘检测电路，上升沿和下降沿和都有触发器控制，和软件中断响或，最后通过后进行请求挂起（相当于标志位），然后经过中断屏蔽与后进入NVIC中断控制器，进而向CPU申请是否触发中断，还有一路信号是走向了事件，不触发中断，而是直接进入外设，进行直接的交互。
