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嵌入式学习-EXTI外部中断

STM32 是一种基于 ARM Cortex-M 内核的微控制器系列,广泛应用于嵌入式系统开发。中断(Interrupt)是 STM32 中一个非常重要的功能,它允许微控制器在执行主程序的同时,响应外部事件或内部事件的请求,从而实现多任务处理和实时响应。

1. 中断的基本概念

  • 中断源(Interrupt Source):触发中断的事件来源,可以是外部信号(如按键按下)、内部事件(如定时器溢出)或其他硬件模块。

  • 中断请求(Interrupt Request, IRQ):中断源发出的信号,请求 CPU 暂停当前任务,转而执行中断服务程序。

  • 中断优先级(Interrupt Priority):STM32 支持多级中断优先级,允许根据中断的重要性分配优先级,高优先级的中断可以打断低优先级的中断。

  • 中断服务程序(Interrupt Service Routine, ISR):当中断发生时,CPU 跳转到对应的中断服务程序执行特定的任务,完成后返回主程序。

2. STM32 中断的配置步骤

配置 STM32 的中断通常需要以下步骤:

  1. 启用中断源:配置相关的硬件模块(如 GPIO、定时器、串口等)以允许其产生中断。

  2. 配置中断优先级:通过 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)设置中断的优先级。

  3. 使能中断:通过 NVIC 使能对应的中断。

  4. 编写中断服务程序(ISR):在中断服务程序中处理中断事件。

3. NVIC(中断控制器)

NVIC 是 STM32 的中断控制器,用于管理中断的优先级和中断请求。NVIC 支持多个优先级级别(具体数量取决于芯片型号),可以通过编程配置中断的抢占优先级和子优先级。

  • 抢占优先级(Preemption Priority):高抢占优先级的中断可以打断低抢占优先级的中断。

  • 子优先级(Subpriority):在同一抢占优先级下,用于进一步区分中断的优先级。

EXTI的基本结构

  1. GPIO引脚与EXTI通道

    • 每个GPIO外设(如GPIOA、GPIOB等)有16个引脚,但EXTI模块只有16个通道。因此,需要通过AFIO(复用功能和中断引脚选择)模块进行引脚选择,AFIO模块的作用是从每个GPIO外设的16个引脚中选择一个引脚连接到EXTI通道

  • 中断和事件处理

    • EXTI模块支持20个输入信号(16个GPIO引脚 + 4个其他外设信号,如PVD、RTC闹钟等),这些信号可以触发中断或事件,中断信号通过NVIC(嵌套向量中断控制器)进行管理,而事件信号则用于触发其他外设的操作

  • 中断触发方式

    EXTI支持多种触发方式,包括上升沿、下降沿、双边沿(上升沿和下降沿)以及软件触发
  • 中断优先级

    • 通过NVIC配置中断的优先级,包括抢占优先级和子优先级

EXTI的工作原理

  1. GPIO引脚初始化

    • 将目标GPIO引脚配置为输入模式,并选择上拉或下拉输入

  • EXTI配置

    • 使用AFIO模块将GPIO引脚映射到EXTI通道

  • 配置EXTI的触发方式(上升沿、下降沿或双边沿)

  • NVIC配置

    • 设置中断优先级并使能对应的中断

  • 中断服务函数

    • 编写中断服务函数(ISR),在中断触发时处理逻辑

EXTI功能框图核心结构

  1. 输入信号(编号1)

    • EXTI控制器有20个中断/事件输入线,这些输入线可以配置为任意GPIO引脚,也可以是外设事件信号,每个输入信号通常来自GPIO引脚,通过AFIO(复用功能和中断引脚选择)模块映射到EXTI通道

  • 边沿检测电路(编号2)

    • 输入信号经过边沿检测电路,该电路根据上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)和下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)的设置来检测信号的上升沿或下降沿,如果检测到配置的边沿跳变,输出有效信号“1”到后续电路

  • 或门电路(编号3)

    • 或门电路的输入包括边沿检测电路的输出和软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)的输,或门的作用是只要有任意一个输入为“1”,输出即为“1”,用于支持硬件和软件触发

  • 中断信号处理(编号4)

    • 中断信号经过与门电路,另一个输入来自中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。只有当EXTI_IMR使能对应位时,信号才会传递到中断挂起寄存器(EXTI_PR)

  • EXTI_PR用于保存中断请求信号,当信号为“1”时,表示有中断请求

  • 中断请求输出(编号5)

    • EXTI_PR的输出信号被送入NVIC(嵌套向量中断控制器),从而触发中断服务程序(ISR)

  • 事件信号处理(编号6)

    • 事件信号处理路径与中断路径在或门电路后分开,事件信号通过与门电路,输入来自事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR),如果EXTI_EMR使能对应位,信号将传递到脉冲发生器

  • 脉冲发生器(编号7)

    • 脉冲发生器在输入信号为“1”时产生一个脉冲信号,用于触发其他外设(如定时器TIM、ADC等)

  • 事件输出信号(编号8)

    • 事件输出信号是一个脉冲信号,用于硬件级的外设触发

EXTI功能框图的特点

  • EXTI功能框图分为中断处理路径和事件处理路径,两者在硬件上有所不同

  • 中断路径通过NVIC触发中断服务程序,属于软件级处理;事件路径通过脉冲信号触发外设,属于硬件级处理

  • EXTI支持多种触发方式,包括上升沿、下降沿、双边沿以及软件触发

首先开启时钟,PIO_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。中断向量表在启动文件文件查看。

  • #include "stm32f10x.h"                  // Device headeruint16_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1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1NVIC_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}
    }
    
#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}
}

#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}
}

#include "stm32f10x.h"                  // Device headerint16_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1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1NVIC_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1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;			//指定NVIC线路的响应优先级为2NVIC_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}
}

正转反转逻辑,A,B相都触发中断,B相下降沿,A相低电平正转;A相下降沿,B相低电平反转

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在高并发系统中&#xff0c;数据库通常是性能瓶颈。面对高并发请求&#xff0c;我们需要采用合适的优化策略&#xff0c;以保证数据库的稳定性和高效性。本文将介绍数据库高并发问题的成因&#xff0c;并结合 Mybatis-Plus&#xff0c;探讨 乐观锁、悲观锁、高并发优化及数据库…...

Linux:同步

目录 一、同步概念 条件变量 二、生产者消费者模型 三、环形队列 一、同步概念 互斥用来解决 访问临界资源 的非原子性&#xff0c;通俗来说&#xff0c;由于互斥锁的实现&#xff0c;保证了在用户角度看&#xff0c;同一个时间内访问临界资源的代码只有一个线程在执行。 而…...

GB28181开发--ZLMediaKit‌+WVP+Jessibuca‌

一、核心组件功能 1‌、ZLMediaKit‌ 定位‌:基于 C++11 的高性能流媒体服务框架,支持 RTSP/RTMP/HLS/HTTP-FLV 等协议互转,具备低延迟(最低 100ms)、高并发(单机 10W 级连接)特性,适用于商用级流媒体服务器部署‌。 ‌特性‌:跨平台(Linux/Windows/ARM 等)、支持 …...

23种设计模式之《备忘录模式(Memento)》在c#中的应用及理解

程序设计中的主要设计模式通常分为三大类&#xff0c;共23种&#xff1a; 1. 创建型模式&#xff08;Creational Patterns&#xff09; 单例模式&#xff08;Singleton&#xff09;&#xff1a;确保一个类只有一个实例&#xff0c;并提供全局访问点。 工厂方法模式&#xff0…...

Oracle删除重复数据保留其中一条

Oracle删除重复数据保留其中一条 在Oracle数据库中&#xff0c;要删除重复数据并保留其中一条记录&#xff0c;可以使用多种方法。这里介绍两种常见的方法&#xff1a;使用ROWID或使用ROW_NUMBER()窗口函数。 方法1&#xff1a;使用ROWID ROWID是Oracle中用来唯一标识表中每…...

deepseek助力运维和监控自动化

将DeepSeek与Agent、工作流及Agent编排技术结合&#xff0c;可实现IT运维与监控的智能化闭环管理。以下是具体应用框架和场景示例&#xff1a; 一、智能Agent体系设计 多模态感知Agent 日志解析Agent&#xff1a;基于DeepSeek的NLP能力&#xff0c;实时解析系统日志中的语义&a…...

16.1STM32_ADC

STM32_ADC 数字信号分为高/低电平两种状态 模拟信号就是任意的电压值 STM32芯片内就是一整套的数字逻辑电路&#xff0c;来实现我们的程序执行&#xff0c;以及各种各样的外设功能&#xff0c; ADC&#xff08;模拟-数字转换技术&#xff09;的功能就是将模拟信号转化为数字…...

神经网络 - 激活函数(Swish函数、GELU函数)

一、Swish 函数 Swish 函数是一种较新的激活函数&#xff0c;由 Ramachandran 等人在 2017 年提出&#xff0c;其数学表达式通常为 其中 σ(x) 是 Sigmoid 函数&#xff08;Logistic 函数&#xff09;。 如何理解 Swish 函数 自门控特性 Swish 函数可以看作是对输入 x 进行“…...

VS2015 c++和cmake配置编程

Visual Studio 2015&#xff1a;确保安装了C开发工具&#xff0c;并安装“使用C的桌面开发”工作负载。CMake&#xff1a;可以从 CMake官网 下载并安装&#xff0c;并将其添加到系统环境变量中。vs加载项目启动Visual Studio。选择“继续但无代码”。点击“文件”。选择 “打开…...

如何为 Web 前端开发面试做好准备

大家好&#xff01;我是 [数擎AI]&#xff0c;一位热爱探索新技术的前端开发者&#xff0c;在这里分享前端和Web3D、AI技术的干货与实战经验。如果你对技术有热情&#xff0c;欢迎关注我的文章&#xff0c;我们一起成长、进步&#xff01; 开发领域&#xff1a;前端开发 | AI 应…...

深入探索像ChatGPT这样的大语言模型

参考 【必看珍藏】2月6日&#xff0c;安德烈卡帕西最新AI普及课&#xff1a;深入探索像ChatGPT这样的大语言模型&#xff5c;Andrej Karpathy fineweb知乎翻译介绍 fineweb-v1原始连接 fineweb中文翻译版本 Chinese Fineweb Edu数据集 查看网络的内部结果&#xff0c;可以参…...