外部中斷機(jī)制

??本章我們?nèi)匀皇峭ㄟ^(guò)按鍵來(lái)控制LED，只不過(guò)實(shí)現(xiàn)方式由輪詢(xún)變?yōu)榱送獠恐袛?。為什么需要外部中斷？為了給CPU減輕負(fù)擔(dān)。

??舉個(gè)例子

??比如你今天有個(gè)快遞，快遞一般放在前臺(tái)或是門(mén)衛(wèi)。你有兩種方法，1、不停問(wèn)前臺(tái)，你的快遞到了沒(méi)有；2、等快遞到了，讓前臺(tái)告訴你。

??前者就是輪詢(xún)，后者就是外部中斷。

??外部中斷是由引腳檢測(cè)到的中斷。中斷可以由上升沿、下降沿或雙邊沿觸發(fā)。換句話(huà)說(shuō)，中斷不是由CPU去“詢(xún)問(wèn)”，而是由中斷控制器“通知”的。

??ARM的體系架構(gòu)決定了處理器是執(zhí)行完當(dāng)前指令后再去檢查是否有中斷發(fā)生。

??硬件：中斷源->中斷控制器篩選->CPU核保存當(dāng)前工作狀態(tài)，跳到對(duì)應(yīng)異常向量表

??軟件：根據(jù)中斷號(hào)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢恢復(fù)各類(lèi)寄存器值，并返回。

??中斷向量表，基本上所有的外設(shè)，都有中斷。所以中斷很重要

??屬于外部中斷的線(xiàn)共有16條，引腳數(shù)量多于16，所以引腳要共用外部中斷線(xiàn)。

??中斷允許嵌套，不同的中斷有不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的中斷可以打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷。

??從理論上來(lái)講，STM32F4有16級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)。習(xí)慣上，以前的工程師會(huì)把優(yōu)先級(jí)分為搶占優(yōu)先級(jí)和子優(yōu)先級(jí)，兩者共用一個(gè)4位的寄存器。同搶斷優(yōu)先級(jí)的互不打斷。同搶占優(yōu)先級(jí)且同時(shí)發(fā)生的中斷，才看子優(yōu)先級(jí)。可以看出子優(yōu)先級(jí)功能過(guò)于雞肋，我并不習(xí)慣使用子優(yōu)先級(jí)，所以設(shè)置搶占優(yōu)先級(jí)有16位。

使用CubeMX配置外部中斷

配置引腳

??我們?nèi)耘渲冒存I為外部中斷輸入源，所以把引腳PA4-PA7配置為外部中斷。然后設(shè)置為上拉輸入，下降沿觸發(fā)。

配置中斷優(yōu)先級(jí)

??在NVIC中使能外部中斷，并分配優(yōu)先級(jí)。

查看生成的代碼

static void MX_GPIO_Init(void)

{

  /*Configure GPIO pins : PA4 PA5 PA6 PA7 */

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;

  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;

  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;

  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /* EXTI interrupt init*/

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI4_IRQn, 14, 0);

  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn, 15, 0);

  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn);

}

??另外，也配置了中斷處理函數(shù)。

??EXTI4_IRQHandler函數(shù)是誰(shuí)調(diào)用的？匯編程序，或者說(shuō)是硬件調(diào)用的，硬件決定CPU每執(zhí)行完一條指令，都會(huì)查詢(xún)是否產(chǎn)生中斷。發(fā)生中斷的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一條跳轉(zhuǎn)指令，跳去別的地方執(zhí)行函數(shù)。一條指令顯然是沒(méi)辦法處理完中斷的，所以這一條指令只能實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)功能，跳轉(zhuǎn)到其它函數(shù)。EXTI4_IRQHandler函數(shù)沒(méi)有聲明，也不需要C調(diào)用，匯編為它分配了空間，至于誰(shuí)賦予了HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler參數(shù)，就是另外一個(gè)問(wèn)題了。

外部中斷處理機(jī)制分析

??可以看出，這幾個(gè)外部中斷都使用了同一個(gè)處理函數(shù)，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler，通過(guò)傳入不同的參數(shù)，來(lái)區(qū)分是哪一條中斷線(xiàn)觸發(fā)的中斷。不同的外部中斷都調(diào)用了同一個(gè)HAL庫(kù)的處理函數(shù)：HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler。

??而在HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler的處理函數(shù)中，又調(diào)用了一個(gè)名為HAL_GPIO_EXTI_Callback的回調(diào)函數(shù)。此回調(diào)函數(shù)是用戶(hù)編寫(xiě)業(yè)務(wù)邏輯的函數(shù)。

??在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中，回調(diào)函數(shù)，或簡(jiǎn)稱(chēng)回調(diào)（Callback 即call then back

被主函數(shù)調(diào)用運(yùn)算后會(huì)返回主函數(shù)），是指通過(guò)函數(shù)參數(shù)傳遞到其它代碼的，某一塊可執(zhí)行代碼的引用。這一設(shè)計(jì)允許了底層代碼調(diào)用在高層定義的子程序。

??我們注意到，在用戶(hù)重定義的處理函數(shù)名稱(chēng)之前，有__Weak標(biāo)記，這是為什么？在HAL庫(kù)中采用了一種弱函數(shù)機(jī)制，在HAL_GPIO_EXTI_Callback函數(shù)前有個(gè)__weak標(biāo)記，表明這是個(gè)弱函數(shù)。弱函數(shù)可以被用戶(hù)定義的同名函數(shù)覆蓋，也就是說(shuō)，如果用戶(hù)定義了一個(gè)函數(shù)名為HAL_GPIO_EXTI_Callback，系統(tǒng)就不再編譯有weak標(biāo)記的函數(shù)，所以，被weak標(biāo)記的，都是備胎。__weak在回調(diào)函數(shù)的時(shí)候經(jīng)常用到。這樣的好處是，系統(tǒng)默認(rèn)定義了一個(gè)空的回調(diào)函數(shù)，保證編譯器不會(huì)報(bào)錯(cuò)。同時(shí)，如果用戶(hù)自己要定義用戶(hù)回調(diào)函數(shù)，那么只需要重新定義即可，不需要考慮函數(shù)重復(fù)定義的問(wèn)題

外部中斷處理函數(shù)

??我把代碼填寫(xiě)到IO.c中，業(yè)務(wù)處理邏輯與按鍵掃描一樣，當(dāng)檢測(cè)到按鍵時(shí)，LED狀態(tài)變化?；卣{(diào)函數(shù)中無(wú)需處理中斷標(biāo)志位，是因?yàn)榇隧?xiàng)工作已經(jīng)由HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler完成。主函數(shù)的死循環(huán)中，不處理任何業(yè)務(wù)，所以什么都不用填寫(xiě)，甚至，可以讓芯片進(jìn)入休眠模式。

//IO.c

/**

  * @brief 外部中斷函數(shù)處理

  * @param GPIO_Pin:中斷引腳號(hào)

  * @retval None

  */    

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

{

  switch(GPIO_Pin)

  {

    case GPIO_PIN_7: LED1 = !LED1; break;

    case GPIO_PIN_6: LED2 = !LED2; break;

    case GPIO_PIN_5: LED1 = !LED2;break;

    case GPIO_PIN_4: LED2 = !LED1;break;

    default: break;

  }

}

??為什么外部中斷4是獨(dú)立的處理函數(shù)，而外部中斷5-9要共享一個(gè)處理函數(shù)？

??可能是歷史原因，之前的STM32單片機(jī)資源比較少，所以5-9共享處理函數(shù)。