正点原子开发板实验学习复盘_CumeMX生成代码问题总结——外部中断实验

前言：本篇幅只作简易的温习与记录，方便日后回顾。故大体以模块和流程为主，具体的实现细节还是要看官方的开发指南和参考手册，以便更详细的了解相关内容。若读者同样有CumeMX复刻课堂中相应功能的习惯，那我遇到的问题和解决方案，您可以参考参考。

一、基本概念

1.1.什么是中断

​ 打断CPU执行正常的程序，转而处理紧急程序，然后返回原暂停的程序继续运行，就叫中断。

1.2中断的意义

​ 高效处理紧急程序，不会一直占用CPU资源。

1.3.1NVIC的基本概念

​ 嵌套向量中断控制器（Nested vectored interrupt controller），属于内核（M3/4/7），中断向量表定义了一块固定的内存，以4字节对齐，存放各个中断服务函数程序的首地址。当发生中断时，当发生中断，CPU会自动执行对应的中断服务函数（中断向量表定义在启动文件）。

1.2.2NVIC的作用

​ 高效地处理来自外设（如GPIO、USART、TIM等）或软件的中断请求，并决定它们的执行优先级。

1.3.3VNIC的工作原理

1.4.1EXTI的基本概念

​ 外部(扩展)中断事件控制器（External(Extended) interrupt/event Controller），包含20个产生事件/中断请求的边沿检测器，即总共：20条EXTI线（F1）。而中断和事件的本质区别是，中断要进入NVIC，有相应的中断服务函数，需要CPU处理。而事件不进入NVIC，仅用于内部硬件自动控制，如：TIM、DMA、ADC。

1.4.2EXTI的主要特性

​ 每条EXTI线都可以单独配置：选择类型（中断或者事件）、触发方式（上升沿，下降沿或者双边沿触发）、支持软件触发、开启/屏蔽、有挂起状态位

1.4.3EXTI的工作原理

​ 从EXTI 功能框图可以看到有两条主线，一条是由输入线到NVIC中断控制器，一条是由 输入线到脉冲发生器。这就恰恰是EXTI 的两大部分功能，产生中断与产生事件，两者从硬件 上就存在不同。

1.5AFIO简介

​ Alternate Function IO，即复用功能IO，一般情况下，外设引脚重映射（如USART、SPI）、EXTI使用非默认GPIO、禁用JTAJ/SWD以释放应交、事件输出、复用功能冲突等，都需要AFIO。（在使用时，一定要切记打开AFIO的时钟）。

1.5.2EXTI和IO口的关系

​ 需要注意的是，一个中断号(EXTIx)只能对应一个系列的引脚编号（Px0）,一旦配置重复，外部中断将无法使用。

二、使用流程

2.1如何使用中断

​ 由图可知，外设中断是无需设置EXTI和IO映射关系的，这是因为，EXTI是专门用于检测GPIO引脚电平变化的独立模块，需要明确指定哪个GPIO引脚连接到哪条EXTI线（如PA0→EXTI0，PB0→EXTI0等）。由于一个EXTI线（如EXTI0）可以映射到多个GPIO（PA0、PB0、PC0等），因此需要通过AFIO的GPIO_EXTILineConfig()函数明确选择信号来源。

2.2EXTI的配置步骤

​ 总结下来就是分为了四步，2-5在配置GPIO模式的时候就已经一步到位配齐了，第六步主要是设置优先级、使能中断。设置优先级分组只用设置一次，例程中已将在stm321xx_hal.c中设置。所以无需再重复设置。

2.3EXTI的HAL库设置步骤（外部中断）

2.4HAL库中断回调处理机制介绍

中断服务函数：可以在startup_stm32f103xe.s中找到相应的函数，例如EXTI4_IRQHandler。
HAL库中断处理公用函数：HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_4);
HAL库数据处理回调函数：void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){}；

三、战舰板CubeMX编程实战

​ 这个配置我改了一下，用的是PE3（KEY1）控制LED1的翻转，视频讲解用的是KEY0，原理是一样的。

3.1RCC配置

​ 都是选择的外部晶振

3.2SYS配置

​ 预留一个调试接口，方便下载和调试。

3.3 GPIO配置

3.4 Clock配置

3.5 Projeck配置

​ Project Name和Project Location不要用中文，会报错。

3.6 Code Generator 配置

3.7 生成代码

四、实验中遇到的问题

1.实验中AFIO为什么没有配置？

​ 流程途中写到，要配置AFIO，但是课程实验以及CubeMX都没有提到相关配置和步骤，我百思不得其解，后来翻阅资料发现，
HAL_GPIO_Init()已经内部处理了EXTI与GPIO的绑定，无需额外操作。所以这个步骤可以忽略。

2.生成的代码为什么卡在中断中无法执行？

​

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    delay_ms(100);    //CubeMX生成的代码延时是HAL_Delay(100);
    if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_3&& HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3) == 0)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);
    }
}

• 阻塞式实现：
  HAL_Delay()内部通过循环查询HAL_GetTick()的计数值，直到达到目标时间。它依赖SysTick中断来更新计数值。

  ​ HAL库实现延时功能非常简单，首先定义了一个32位全局变量uwTick，在Systick中断 服务函数SysTick_Handler中通过调用HAL_IncTick实现uwTick值不断增加，也就是每隔1ms 增加uwTickFreq，而uwTickFreq默认是1。而HAL_Delay函数在进入函数之后先记录当前 uwTick的值，然后不断在循环中读取uwTick当前值，进行减运算，得出的就是延时的毫秒数， 整个逻辑非常简单也非常清晰。 但是，HAL库的延时函数在中断服务函数中使用HAL_Delay会引起混乱(虽然一般禁止在 STM32F103 开发指南 正点原子战舰STM32F103开发板教程 中断中使用延时函数)，因为它是通过中断方式实现，而Systick 的中断优先级是最低的，所以 在中断中运行HAL_Delay会导致延时出现严重误差。所以教程中推荐大家使用正点原子提供的 延时函数库。

• 中断优先级问题：

  ​ 如果在更高优先级的中断中调用HAL_Delay()，SysTick中断（默认优先级较低）无法触发，导致HAL_GetTick()的计数值永远不更新，函数无法退出。

  ​ 例如：在优先级为1的中断中调用HAL_Delay()，而SysTick的优先级为2，此时SysTick被阻塞。

• 解决方案：

  ​ 使用正点原子给的延时函数实现延时，但是一定要在main函数中初始化延时函数，否者无法实现功能。

3. 按键后，灯珠翻转混乱

​ 解决方案，在回调函数中，除了要判断是哪一个中断外，还要再读取一下中断引脚的电平状态，否则会有逻辑错误，实验达不到预想的效果（灯珠会随着按键的抖动跳变）。

if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_3&& HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3) == 0)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);
    }