stm32 -- 中断

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  date: 2026-08-04

中断的基础概念

1）单片机中断编程：
常规程序 – 突发事件 – 处理突发事件 – 继续常规程序
其中：突发事件称为中断源
处理突发事件的代码叫做中断响应函数；
2）突破了按部就班的做事儿方式，能够更快的响应突发事件
3）回顾之前的闪灯实验和串口接收实验[[LED闪灯实验]] [[简单数据接收实验]]
4）串口接收数据的时候，存在两级缓冲区，一级缓冲和二级缓冲，如果发送过来的数据，不及时处理就会丢失
5）思路：

main()
{
while(1)
{
//亮
//延迟
//灭
//延迟
}
}
void 中断响应函数
{
// 读取数据
//处理数据
}

• 闪灯程序正常进行，当接收到串口的数据时，调用中断响应函数对数据进行处理，处理过后继续闪灯程序。
• 当中断发生时，硬件会自动调用中断响应函数

中断优先级

• 中断优先级分组：
  • 0~15，从高到低
  • 抢占优先级，子优先级。![[5077253bbfe0ed20cc27d9cf3d991807.jpg]]
  • 中断优先级就是中断的紧急程度，根据程序设计的需求，自己设置的
  • 抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队
• 中断排队：
  • 规则：
    • 优先级越高，排队越靠前
    • 优先级相同时，按照中断号排队。
• 中断嵌套
  • 在程序执行过程中，如果发生中断，单片机会调用对应的中断服务函数。若在该函数执行期间又产生了新的紧急中断，且该中断无法等待排队，系统便会打断当前中断服务函数的执行，转而处理新的中断。这种在一个中断内部嵌套另一个中断的现象，称为中断嵌套。
  • 发生中断嵌套的条件：新中断的抢占优先级更高。
  • 当中断发生的时候，如果来了另外的中断信号，当新来的中断的抢占优先级更高（数字更小）的时候，就发生中断嵌套，如果新来的中断抢占优先级更低，那就要排队
• 分组方式
  • NVIC 通过 AIRCR 寄存器的 PRIGROUP 位，把 4 位优先级拆分为抢占优先级 + 子优先级
  • 常用分组为 分组 2（2 位抢占 + 2 位子），如 CubeMX 默认配置

说明：

• 抢占优先级 = 数字越小优先级越高，可发生中断嵌套
• 子优先级 = 同抢占优先级下排队顺序，不能打断嵌套
• 分组 4 时没有子优先级，响应优先级全为 0，依靠中断号排队

EXTI外部中断

1）Extern Interrupt

• 监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立刻向NVIC发送中断申请，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：
  • 上升沿
  • 下降沿
  • 双边沿
  • 软件触发
• 支持所有IO口,但是相同的Pin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
  • 事件响应：当外部中断检测到引脚电平变化的时候，触发事件，外部中断的信号就不会通向CPU，而是通向其他外设，用来触发其他外设的操作，比如触发ADC转换，触发DMA等。

2）AFIO复用IO口

• AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
• 在stm32中，AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射，中断引脚选择

NVIC模块

1）NVIC，是单片机内部的一个模块，全称是：Nested Vectored Interrupt Controller –嵌套向量中断控制器，负责管理单片机的中断。
2）![[00f9637b298ed228563fb94994b80f6e.jpg]]

• 中断使能，对应中断后面打上勾就相当于使能了这个中断。2）图中的四个方框表示中断优先级。蓝色线可以移动，控制抢占优先级和子优先级。

• ![[Pasted image 20260724152848.png]]

• 优先级分组
  ![[Pasted image 20260724153433.png]]

• 仲裁电路用来管理中断嵌套和中断排队的逻辑。

• 中断响应函数存储在单片机的flash里面

串口中断实验

1）实验目的：
通过串口调试助手控制板载LED的闪烁速度，发送1是慢闪，2是正常，3是快闪
2）复习一下闪灯实验和UART串口实验：
[[LED闪灯实验]] [[简单数据接收实验]][[简单数据发送实验]]

1.板载LED是与PC13引脚连接，采用开漏接法。向pc13引脚写1是熄灭，0是点亮
2.UART分别有一个发送引脚TX，一个接收引脚RX，对于UART1，PA9引脚是TX引脚，PA10引脚是RX引脚，连接的时候，USBtoTTL模块的RX和PA9相连，TX和PA10相连，GND引脚接地。
3.在发送实验中，用到了HAL_UART_Transmit的编程接口。

3）第一步先实现LED的闪烁
1.通过闪灯实验我们知道，我们通过HAL_GPIO_WritePin，向PC13引脚写1或者0，同时通过HAL_Delay，延迟函数来控制LED的闪灯频率。
2，
![[Pasted image 20260725112319.png]]
一般把全局变量的声明写在Private variables下面，一对begin和end中间。
3.在Private variables位置声明一个变量：blinkinterval，我们可以通过改变这个值，来改变延迟的大小从而控制闪灯的频率。

/* USER CODE BEGIN PV */
static uint32_t blinkinterval = 1000;
/* USER CODE END PV */
int main(){
while (1)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,
GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(blinkinterval);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,
GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(blinkinterval);
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}

}

首先我们点击魔术棒选项，选择c/c++，把代码优化关掉，等会要调试。
然后点击调试按钮。
在view的watch windows选项，选择watch1，在下方窗口输入我们想监控的变量，这里是blinkinterval，然后右键将十六进制关掉。
![[Pasted image 20260725114309.png]]
第一个就是十六进制的选项
![[Pasted image 20260725114327.png]]
通过改变value的值，可以看到LED闪烁的频率的变化。

4)设置UART。

• 选择异步模式，其他参数保持默认，比如波特率。
• 重点在于NVIC SETTING，是和过去的实验不同的地方。
• ![[Pasted image 20260725115300.png]]
• 串口1全局中断，打勾enable
  5）中断的使用方法 – 新的编程接口。

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart,
uint8_t *pData,
uint16_t Size)

作用：通过串口以中断方式接收指定数量的数据（非阻塞）；
参数 huart：填写串口句柄的指针；
参数 pData：指向接收缓冲区的指针；
参数 Size ：填写要接收数据的数量，以字节为单位；
返回值：返回操作结果（HAL_OK 表示启动成功，其他返回值表示失败）。

• 与 HAL_UART_Receive（阻塞式）不同，HAL_UART_Receive_IT 不会等待数据接收完成，而是注册中断后立即返回，CPU 可以继续执行其他代码。
• 当数据接收完成后，硬件触发中断，HAL 库会自动调用回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback，需要在用户代码中实现该回调函数，在里面处理接收完成后的逻辑。

/* 在 while 循环前调用，启动中断接收 */
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &datarcvd, 1);

/* 在用户代码区重写回调函数 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
/* 判断是哪个串口触发的中断 */
if (huart == &huart1)
{
/* 在这里处理接收到的数据 */
if (datarcvd == 0)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
}
else if (datarcvd == 1)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
}
/* 重新开启中断接收，准备接收下一个数据 */
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &datarcvd, 1);
}
}

• 关键点：中断接收只生效一次，每完成一次接收后，如果想继续接收后续数据，必须在回调函数中再次调用 HAL_UART_Receive_IT 重新开启中断。

• 右边文件夹处，有个，drivers/stm32，打开之后点击uart.c文件，在文件的2622行

• ![[Pasted image 20260725121145.png]]

• ctrl+G可以检索到这个位置。

  • weak弱方法可以覆盖，这是我们要写的回调函数的函数原型，我们写的函数名应和这个函数名完全一致。
  • 回调函数程序。

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
if (huart == &huart1) // 固定的写法，判断传进来的句柄是不是串口1
{
if (datarcvd == '1')
{
blinkinterval = 1000;
}
else if (datarcvd == '2')
{
blinkinterval = 300;
}
else if (datarcvd == '3')
{
blinkinterval = 50;
}
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &datarcvd, 1);
}
}

总结：
1）中断，就是让cpu停止当前程序，先去处理中断响应函数，处理完响应函数之后，继续先前的程序。
2）HAL_UART_Receive_IT，这个编程接口的作用：通过串口接收一个数据的同时，触发中断，调用回调函数。中断接收触发之后，相当于派一个员工守在门口等着，当有数据来的时候，他就接收数据，触发中断，调用回调函数， 他在等待的时候，不影响cpu主程序的正常执行。
3）中断接收函数只生效一次，若想完成接收后继续接收，就需要在回调函数内，再调用一次中断接收函数，再派一个员工蹲守。

• 当GPIO引脚检测到电平变化时，会自动调用中断响应函数
• 沿的方向由引脚电平的跳变方向决定，与按下/抬起无关：
  • 上升沿 Rising：电平从低→高（按键接GND+上拉时，松开=低→高=上升沿）
  • 下降沿 Falling：电平从高→低（按键接GND+上拉时，按下=高→低=下降沿）
  • 双边沿：上升沿和下降沿都会触发
• 本项目按键接 GND + 上拉，按下为低电平，故配置 Falling edge（下降沿）触发