GPIO中断--按键检测
本篇文章主要介绍如何使用STM32CubeMX初始化STM32L431RCT6的EXIT检测按键，讲述了一些NVIC的小知识，并一步一步探索了HAL库的中断处理机制。
一. 准备工作
硬件准备
- 开发板：小熊派BearPi-IoT_Std开发板
软件准备
- 完成STM32 CubeMX 安装
- 参考BearPi-IoT_Std十分钟上手教程完成MDK开发环境搭建。
二.生成MDK工程
1.选择芯片型号
打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：
搜索并选中芯片STM32L431RCT6:
2.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；
这里使用外部时钟为例：
3.配置LED的GPIO
查看小熊派开发板的原理图，如下：
所以接下来选择配置PC13引脚：
设置用户标签为LED：
4.配置GPIO中断
查看小熊派开发板的原理图，如下：
所以接下来选择配置PB2引脚和PB3引脚为外部中断引脚：
因为没有设置硬件上拉，所以配置开启上拉电阻，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
这里选择开启下降沿触发中断：
5.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$2^8=256$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；
知识小卡片结束啦~ 对NVIC有没有了解呢？
接下来在STM32CubeMX中配置中断优先级：
6.配置优先级分组
这里配置使用中断优先级分组规则 NVIC_PriorityGroup_2：
7.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：
8.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：
9.生成工程设置
10.代码生成设置
最后设置生成独立的初始化文件：
11.生成代码
点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：
三. 编译测试
1.编写用户代码
STM32 HAL库中断处理机制
进入MDK-ARM目录，打开工程，先打开stm32l4xx_it.c文件：
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？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
*/
}
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，这里放在main.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 */
2.编译代码
选择project菜单，点击Build Project编译工程。
如果工具栏上有编译按钮快捷键，可以直接点击工具栏上的编译按钮：
3.设置下载器
4.下载运行
选择Flash菜单，点击Download下载程序到开发板上并运行。
如果工具栏上有下载按钮快捷键，可以直接点击工具栏上的下载按钮：
5.实验现象
下载运行后，实验现象如下：
- 上电复位时LED处于熄灭状态；
- 按下KEY1，LED点亮；
- 按下KEY2，LED熄灭；
至此，我们已经学会了如何配置NVIC使用外部中断检测按键，并了解了NVIC和HAL库中断处理机制的一些基本知识。
