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GPIO中断--按键检测

创作时间:
2025-03-13 15:21:37
作者:
@小白创作中心

GPIO中断--按键检测

引用
1
来源
1.
http://bearpi.cn/dev_board/bearpi/iot/std/software/study/B3_basic_button_exit.html

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

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。

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