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理论知识中断系统中断: 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,优先相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,转而处理新的中断程序,处理完成后依次进行返回.
中断执行流程中断执行流程图如下图所示：
NVIC的基本结构
NVIC优先级分组
EXTI简介外部中断（External Interrupt）是指来自外部设备或信号的中断请求。
EXTI可以监测GPIO口的电平信号,当其指定的GPIO口电平发生变化时,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.
支持的触发方式有：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发。
支持的GPIO口: 所有GPIO口均可触发外部中断但是相同的Pin不能同时触发中断(如PA0和PB0不能同时触发中断).
通道数: 16个GPIO_Pin,外加PVD输出,RTC闹钟,USB唤醒,以太网唤醒.
触发响应方式: 中断响应/事件响应(用来触发其他外设的事件).
EXTI的基本结构
经过AFIO选择后仅有16路GPIO口可以触发EXTI中断,所以PA0和PB0不可以同时触发中断.
EXTI9_5和EXTI15_10需要通过标志位来区分是哪个GPIO口触发的中断.
EXTI给其他外设的中断为事件响应
AFIO结构图如下:
通过数据选择器来将PA0~PG0选择其中一条线到EXTI0.
EXTI框图如下:
输入线进入边沿监测电路,选择上升沿/下降沿/双边沿触发.
边沿监测电路信号和软件中断事件寄存器一起进入逻辑或门
触发信号通过逻辑或门后分两路,上面一路触发中断,下面一路触发事件.
触发中断会置请求挂起寄存器, 请求挂起寄存器和中断屏蔽器一起进入逻辑与门,进入NVIC中断控制器.
触发事件和事件屏蔽寄存器一起进入逻辑与门,再通过脉冲发生器用来触发其他外设.
实验测试工程文件目录: 5-1 EXTI中断火焰监测
EXTI中断实验视频链接
实验目标: 使用火焰传感器监测火焰并通过OLED屏显示火焰警报
硬件连接OLED连接
SCK 接 PG12
SDA 接 PD5
RES 接 PD4
DC 接 PD15
CS 接 PD1
火焰传感器连接
DO 接 PB14
火焰传感器实物如图所示
资料链接 : 火焰传感器链接
传感器型号: 3针版
当火焰强度超过阈值时,输出低电平,否则输出高电平,所以需要配置为下降沿触发
程序设计在fire.c文件中编写如下代码
123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081#include "stm32f10x.h" // Device header#include "stm32f10x_exti.h"uint16_t FireState = 0; // 火焰传感器状态变量 0:无火焰,1:有火焰 /* * 火焰传感器初始化函数 * 1. 打开GPIOB时钟和AFIO时钟 * 2. 配置PB14为上拉输入模式,速度50MHz * 3. 配置中断线为PB14 * 4. 配置中断线为EXTI_Line14,使能中断线,模式选为中断模式,触发模式选为下降沿触发 * 4. NVIC分组设置为2组即2个抢占优先级,2个响应优先级 * 5. NVIC通道设置为EXTI15_10,使能NVIC通道,抢占优先级设置为1,响应优先级设置为1 */void Fire_Init(void){ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 打开GPIOB时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // 打开AFIO时钟 // GPIO PB14初始化 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 配置上拉输入模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14; // 配置端口为14 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 配置输出速度50MHz GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 完成PB14初始化 // AFIO初始化(中断线配置) GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14); // 配置中断线为PB14 // EXTI初始化 EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14; // 中断线选为14 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 中断线使能 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 模式选为中断模式 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 触发模式选为下降沿触发 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // NVIC初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // NVIC分组设置为2组即2个抢占优先级,2个响应优先级 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; // NVIC通道设置为EXTI15_10 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能NVIC通道 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级设置为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 响应优先级设置为1 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}/* * 火焰传感器状态获取函数 * 返回值: 0:无火焰,1:有火焰 */uint16_t FireState_Get(void){ return FireState; }/* * 火焰传感器状态清除函数 * 清除火焰传感器状态,将状态变量清零 */void FireState_Clear(void){ FireState = 0; }/* * EXTI15_10中断处理函数 * 1. 判断中断线是否为EXTI_Line14,如果是,则将火焰状态变量置为1,表示有火焰 * 2. 清除中断标志位 */void EXTI15_10_IRQHandler(void){ if (SET == EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14)) { FireState = 1; EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14); } }
在fire.h文件中编写如下代码
123456789#ifndef __FIRE_H#define __FIRE_Hvoid Fire_Init(void); // 初始化火焰传感器uint16_t FireState_Get(void); // 获取火焰传感器状态void FireState_Clear(void); // 清除火焰传感器状态#endif
在main.c文件中编写如下代码
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647#include "stm32f10x.h" // Device header#include "stm32f10x_exti.h"#include "delay.h"#include "sys.h"#include "oled.h"#include "bmp.h"#include "fire.h"int main(void){ // 初始化延迟函数 delay_init(); // 初始化OLED屏幕 OLED_Init(); // 初始化火焰传感器 Fire_Init(); while(1) { if (1 == FireState_Get()) // 如果火焰传感器检测到火焰 { OLED_Clear(); // 清屏 OLED_ShowString(1, 1, "Fire Warning", 16); // 显示火焰警报 OLED_Refresh(); // 刷新屏幕 delay_ms(5000); // 延时5秒 FireState_Clear(); // 清除火焰传感器状态 OLED_Clear(); // 清屏 } else if (0 == FireState_Get()) // 如果火焰传感器没有检测到火焰 { OLED_Clear(); // 清屏 OLED_ShowString(1, 1, "Stand By", 16); // 显示待机状态 OLED_Refresh(); // 刷新屏幕 delay_ms(5000); // 延时5秒 OLED_Clear(); // 清屏 } else // 如果火焰传感器状态异常 { OLED_Clear(); // 清屏 OLED_ShowString(1, 1, "Sensor Error", 16); // 显示传感器错误 OLED_Refresh(); // 刷新屏幕 delay_ms(5000); // 延时5秒 OLED_Clear(); // 清屏 } }}