单片机基础——使用EXIT检测按键状态

1. 准备工作

硬件准备

首先需要准备一个小熊派IoT开发板,并通过USB线与电脑连接。

2.创建Cube工程

选择芯片型号

打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：

搜索并选中芯片STM32L431RCT6:

配置时钟源

如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；

这里我都使用外部时钟：

配置LED的GPIO引脚

查看原理图，确定控制LED引脚，这里我们的LED使用的是PC13引脚。

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所以接下来我们选择配置PC13引脚：

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设置用户标签为LED：

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配置GPIO引脚为外部中断引脚

查看原理图，确定控制按键引脚，这里我们的F1按键接的是PB2，F2按键接的是PB3。

所以接下来我们选择配置PB2引脚和PB3引脚为外部中断触发引脚：

因为没有设置硬件上拉，所以我们配置开启上拉电阻，并设置用户标签为KEY1和KEY2，接下来是最重要的一步：

开启下降沿触发中断：即在按下按键时电平由高变为低时触发
开启上升沿触发中断：即在按下按键后松开时电平由低变为高时触发
开启下降沿上升沿都触发中断：即在按下时触发，松开时再次触发

这里我选择开启下降沿触发中断：

配置NVIC设置中断优先级

知识小卡片 —— NVIC

NVIC全称Nested vectored interrupt controller，即嵌套向量中断控制器，用来决定中断的优先级。

NVIC在 ARM Conrtex-M 内核中，用一个 8 位的寄存器来配置，总共可以配置级中断，但是 ST 公司在生产 STM32 的时候，发现一个小小的单片机根本用不了这么多，纯属浪费，所以将该寄存器的低 4 位全部置0，只使用高 4 位来配置，这样一来 STM32 就只有 2^4=16 级中断啦。

简化为16级中断后，ST发现 STM32 内部这么丰富的外设，还是不方便配置，干脆人工给这4位来个分组，划分出了5个分组：

优先级分组	抢占优先级占的位数	子优先级占的位数
NVIC_PriorityGroup_0	0 bit	4 bit
NVIC_PriorityGroup_1	1 bit	3 bit
NVIC_PriorityGroup_2	2 bit	2 bit
NVIC_PriorityGroup_3	3 bit	1 bit
NVIC_PriorityGroup_4	4 bit	0 bit

再次强调一下，这5种中断分组规则是人为的，用哪种规则，之后设置具体的优先级时对应就行，STM32默认使用的规则是 NVIC_PriorityGroup_0 。

STM32 的CPU判断优先级的方法如下：

先判断抢占优先级，数字越小，优先级越高；
若抢占优先级相同，判断子优先级，同样，数字越小，优先级越高；

对NVIC有没有了解呢？

接下来在STM32CubeMX中配置中断优先级：

配置优先级分组

这里我配置使用中断优先级分组规则 NVIC_PriorityGroup_2：

mark

配置具体的优先级大小

根据中断优先级分组规则 NVIC_PriorityGroup_2来设置具体的优先级大小：

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配置时钟树

STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：

3.生成MDK工程

生成工程设置

此处设置工程名称、工程保存路径、IDE类型。注意工程路径不要有中文路径。

代码生成设置

生成代码

点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：

生成成功

4. 在MDK中编写、编译、下载用户代码

STM32 HAL库中断处理机制

打开工程，先打开stm32l4xx_it.c文件：

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可以看到其中处理EXIT2和EXIT3中断都调用了同一个函数，但是EXIT2和EXIT3向该函数传入的参数不同：

HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler();

那么，HAL库对于中断是如何处理的呢？我们打开 stm32l4xx_hal_gpio.c 文件，看一下该函数的原型，一探究竟：

/**
  * @brief  Handle EXTI interrupt request.
  * @param  GPIO_Pin Specifies the port pin connected to corresponding EXTI line.
  * @retval None
  */
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* EXTI line interrupt detected */
  if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u)
  {
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  }
}

可以看到，在该函数中首先读取了一下中断寄存器，确认该中断是否发生，确认之后又调用了一个函数，并将接收到的参数 GPIO_Pin 继续传给该函数：

HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);

该函数称为EXIT中断的回调函数，用来处理所有发生的EXIT中断事件。

那么，这个函数又干了什么呢？接着探索哈哈哈~

同样在stm32l4xx_hal_gpio.c文件中找到该函数的原型：

/**
  * @brief  EXTI line detection callback.
  * @param  GPIO_Pin: Specifies the port pin connected to corresponding EXTI line.
  * @retval None
  */
__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);

  /* NOTE: This function should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

哈哈哈，这下是不是非常清楚了~

该回调函数使用__weak进行了弱定义，所以用户可以再次定义该函数，并且这个note写的非常清楚：

这个函数不应该被改变，如果需要使用回调函数，请重新在用户文件中实现该函数。

自己实现EXIT中断处理回调函数

这个函数放在哪都行，为了方便，我们放在gpio.c的最后。

实现的基本思想是：

因为所有的EXIT中断都会调用该函数，所以首先判断具体的中断事件；
对该中断事件进行处理

实现代码如下：

/* USER CODE BEGIN 2 */
/**
 * @brief    EXIT中断回调函数
 * @param GPIO_Pin —— 触发中断的引脚
 * @retval    none
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    /* 判断哪个引脚触发了中断 */
    switch(GPIO_Pin)
    {
        case GPIO_PIN_2:
            /* 处理GPIO2发生的中断 */
            //点亮LED
            HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET);
            break;
        case GPIO_PIN_3:
            /* 处理GPIO3发生的中断 */
            //熄灭LED
            HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET);
            break;
        default:
            break;
    }
}
/* USER CODE END 2 */