STM32单片机EXTI模块详解

​ STM32的EXTI（外部中断/事件控制器、External Interrupt/Event Controller）模块是一个功能强大的外设，用于处理外部中断和事件。它允许微控制器在外部信号发生变化时触发中断或事件，从而实现对外部事件的快速响应。本文是对STM32单片机的 EXTI模块的详细介绍，希望能为读者提供帮助。

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1. EXTI模块

​ EXTI模块允许STM32的GPIO引脚配置为外部中断源。当外部信号发生变化时，EXTI可以触发中断，使CPU暂停当前任务，转而处理中断事件。

AFIO（备用功能输入输出、Alternate Function I/O）

​ AFIO是STM32微控制器中的一个特殊功能模块，它主要用于配置GPIO引脚的备用功能，实现引脚的复用和重映射。此处AFIO负责将GPIO引脚映射到外部中断线（EXTI），使得所有GPIO引脚都能作为外部中断的输入源。但需注意，引脚的端口（Port）可以不同但引脚号（Pin Number）不能相同（例如PA1和PB1不能同时做为输入源）。

中断触发方式

​ 每个EXTI线可以独立配置为上升沿触发、下降沿触发、双边沿触发或软件触发。

触发方式	效果
上升沿触发	只有在信号从低到高变化时，才会触发中断。 信号保持高电平或低电平时，不会触发任何操作。
下降沿触发	只有在信号从高到低变化时，才会触发中断。 信号保持高电平或低电平时，不会触发任何操作。
双边沿触发	无论信号是上升还是下降，都会触发中断。 信号保持高电平或低电平时，不会触发任何操作。
软件触发	通过设置EXTI的软件中断寄存器（EXTI_SWIER）来模拟硬件信号触发的中断

​ 由前三种触发方式可知，EXTI仅检测信号的变化状态，不检测信号的初始状态或保持状态。但由于大部分元件都遵循常态上拉，触发下拉的原则。因此GPIO接口建议设为上拉输入、或是浮空输入。

通道数

​ STM32支持最多16个GPIO中断线（EXTI0到EXTI15），外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒。

NVIC优先级分组

​ NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，这4位可以进行切分，形成五组分组方式，分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级。**数值越小，优先级越高。**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，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队。

• 中断号（Interrupt Number）：标识STM32微控制器中不同中断源的编号。每个中断源都有一个唯一的中断号，这些中断号在中断向量表中对应着特定的中断服务程序（ISR）入口地址。STM32 的启动文件（通常是 startup_stm32f10x.s 或类似的文件名）中包含了中断向量表。

分组方式	抢占优先级	响应优先级
分组0	0位，取值为0	4位，取值为0~15
分组1	1位，取值为0~1	3位，取值为0~7
分组2	2位，取值为0~3	2位，取值为0~3
分组3	3位，取值为0~7	1位，取值为0~1
分组4	4位，取值为0~15	0位，取值为0

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2. EXTI模块的工作流程

1. 边沿检测：每个EXTI线都对应有一个边沿检测器，可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿检测。

2. 中断触发：当检测到指定的边沿信号时，EXTI会向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序。若同时有多个中断申请，则NVIC会根据优先级配置决定优先执行哪个函数。

3. 中断服务函数：在中断服务函数中处理中断事件，如读取GPIO引脚状态、更新计数值等。

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3. EXTI的配置步骤

以下是配置EXTI的基本步骤：

3.1 启用GPIO和AFIO时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

3.2 配置GPIO引脚

将GPIO引脚配置为输入模式：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

3.3 配置EXTI线

将GPIO引脚映射到EXTI线，并设置触发条件：

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

3.4 配置NVIC

设置中断优先级并使能中断：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

3.5 编写中断服务函数

在中断服务函数中处理中断事件：

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
    {
        // 处理中断事件
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除中断标志位
    }
}

• EXTI_GetITStatus：用于检查EXTI线的中断标志位。如果返回SET，表示该EXTI线已经触发了中断。注意：此处的SET不代表该位为高电平，仅代表中断被触发。
• EXTI_ClearITPendingBit：用于清除EXTI线的中断标志位，避免重复触发中断。

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4. EXTI的事件功能

​ STM32的EXTI模块不仅支持中断响应，还支持事件响应。事件响应不会触发中断，而是触发其他外设的操作，例如启动ADC转换或DMA操作。

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