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STM32(中断)

STM32(中断) 1.中断中断的基本概念中断相当是对于突发事件的处理过程。当遇到内部/外部的紧急事件需要处理时暂时中止当前程序转而去处理紧急事件待处理完毕后再返回被打断的程序继续向下运行。中断的意义首先中断是一个突发事件在执行主程序的同时能对突发事件做出实时处理实现程序的并行化时间片进而提高CPU的工作效率。如果等待程序执行完毕再去执行中断会影响操作系统的实时性。面试题时间片了解吗时间片轮状调度是一种常见的调度算法其原理是将所有就绪状态的进程按照随机顺序分配一个时间片每个进程只在时间片内执行时间片到就被挂起以便给其他进程机会。什么是并行化再STM32中程序的并行化是指通过使用中断机制使得当发生突发事件时可以立即处理该事件而不需要等待当前正在执行的程序完成。传统的程序执行方式是顺利执行即按照代码的顺序逐行执行。这种方式存在一个问题即当程序执行某个任务时如果发生了突发事件程序需要等待当前任务执行完毕才能响应事件。这可能导致事件处理延迟影响系统的响应速度。而使用中断机制可以解决这个问题。当发生突发事件时比如外部输入信号触发的中断系统会立即打断当前正在执行的程序转而执行与该事件相关的中断服务函数。中断服务函数可以快速响应事件并处理相应的逻辑而无需等待当前任务的完成。通过这种方式程序的执行可以再某个任务被打断的同时立即响应其他突发事件。这样就实现了程序的并行化处理提高了系统的响应速度和效率。中断的处理过程主程序正在运行中断发生进入中断中断产生后处理会自动保存当前程序的状态和参数到堆栈中。根据中断向量跳转到相应的中断服务程序。执行中断服务程序执行完毕返回主程序拿回状态和参数继续向下执行。1.京海旧厂街老默正在杀鱼 正常的执行程序2.小虎找到老默跟他说强哥想吃鱼了 产生了一个外部中断的信号3.老默放下手里没杀完的鱼 把鱼放进了冰箱里 保护现场保存程序的当前状态4.去强哥家领任务 根据异常向量表进行跳转5.做了李有田 执行中断程序6.回到市场接着杀没杀完的鱼 栈恢复现场继续执行主程序中断的体系结构中断和异常的区别中断和异常指的是当发生某些事件的时候处理器改变当前正在执行的程序转而去响应中断或者异常的情况无论是中断还是异常都会打断CPU的正常工作中断和异常处理器都有相应的中断/异常服务程序。异常通常是由处理器内部导致的大多数源于内部事件多是一些软件上的错误。中断由外部事件引起通过中断通道将外部的信号送入到处理器内部再由CPU进行处理大多数都是由硬件引起的。2.NVIC简介嵌套向量中断控制器NVIC和内核捆绑在一起NVIC和处理器内核接口紧密配合可以实现低延迟的中断处理和晚到中断的高效处理包括内核异常在内的所有中断均通过NVIC进行管理。主要功能管理中断事件当多个中断事件同时到达时NVIC先将优先级较低的中断设置为挂起状态当中断执行完成时NVIC会将中断事件置为清除状态。支持中断和异常的向量化处理当中断或异常发生时处理器会将PC程序计数器设定到一个指定地址中断事件入口函数的地址进而跳转到指定地址进行执行这个地址就是所谓的异常向量。因为每一个异常源或者中断事件都会对应一个服务程序的入口地址将这些地址按照优先级进行排布后组成的一张表就称为中断向量表。数值越小优先级越高复位的优先级最高三个固定的优先级支持中断嵌套要启动中断嵌套首先需要在NVIC模块中配置中断优先级。每个中断都有一个相应的优先级中断嵌套使得某个中断能够打断正在执行的较低优先级中断从而及时响应反应更高优先级的中断请求。抢占优先级抢占优先级决定了中断能否打断当前正在执行的中断服务程序若一个新的中断的抢占优先级高于当前中断否则它会立即抢占CPU控制权中断当前中断的执行转而处理新中断。响应优先级次优先级响应优先级在抢占优先级相同的情况下生效当多个中断同时到达且抢占优先级相同时系统会优先处理响应优先级高的中断。NVIC的中断优先级由优先级寄存器4位0-15决定这四位可以进行切分分为高n位的抢占式优先级和低4-n位的响应优先级。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均相同按照中断向量号进行排队。中断向量号是计算机系统中用于标识不同中断和异常的唯一编号也称为中断向量号Interrupt Vector Number通常用一个整数来表示范围是0~255.每个中断向量号对应一个特定的中断类型或异常情况。处理器通过中断向量向量号可以快速定位到对应的中断门描述符或陷阱描述符从而跳转到相应的中断处理程序或异常处理程序。NVIC是处理器内部的期间在外部的信号送入NVIC之前需要进行初步的筛选由EXTI进行。3.EXTI外部中断和事件控制器简介EXTI相当于小助理的小助理NVIC和内核捆绑在一起EXTI在外部负责事件和中断的初步筛选专门用来管理产生中断和事件。中断和事件的区别中断只要是中断就能够打断CPU正常工作。事件送给外设或者外部设备的信号本质就是IO口的电平信号。EXTI主要特性EXTI主要特性如下支持26个输入事件所有事件输入都可以唤醒系统。对于在外设中没有关联唤醒标志的事件均在EXTI中有一个标志并且会从EXTI生成一个CPU中断。事件可用于生成CPU唤醒事件。可配置事件具有以下特性可选择的有效触发边沿独立于上升沿和下降沿的中断挂起状态寄存器位独立的中断和事件生成屏蔽器用于调节CPU唤醒中断和事件生成支持软件触发安全事件对安全输入事件的控制和配置位的访问可设为安全和/或特权访问EXTIIO端口选择主要功能1.产生中断信号产生中断信号的目的将信号送到NVIC。进而运行相关的中断服务程序实现对应的功能2.产生事件产生事件信号的目的将采集到的信号送到某个外设进而驱动相关的设备做出动作是电路级 别的传输属于硬件级。EXTI外部处理流程1.信号输入口EXTI最多可以产生26个外部事件或者中断请求2.边沿检测电路用于检测上升沿或下降沿信号。3.它会根据上升沿触发选择寄存器EXTI_RTSR和下降沿触发选择寄存器EXTI_FTSR对应位的设置来控制信号触发。边沿检测电路以输入线作为信号输入端监测是否有边沿跳变检测到有边沿跳变输出有效信号1给或门否则输出无效信号0.4.软件中断事件寄存器对应的位控制软件中断事件输出0/15.或门或1为16.两个与门事件/中断屏蔽器掌管信号让不让你过去7.挂起请求寄存器挂起产生的中断交由内部的NVIC去处理4.中断实验外部中断实验按键中断实验要求使用按键控制LED灯PC4实验流程1.将PC9引脚设置为外部中断EXIT----设置为下降沿触发。2.打开EXTI的中断。3.按键被按下触发中断。4.在中断服务程序中反转LED的电平状态。MX配置开启PC9开启中断寻找中断回调函数代码编写串口中断实验内部中断串口发送中断实验要求主程序发送一串字符串发一个hello PC触发中断后中断回调函数里面打印一个数据发送成功MX配置寻找串口中断的函数接口代码编写以中断的形式开启串口发送串口发送的中断回调函数串口接收中断定长接收开启定长接收中断编写定长接收的回调函数不定长接收空闲线中断当接收到数据之后会触发串口中断但是你确定不了发送方是否发完数据所以在接收中断的基础上加了一个空闲线的中断使用空闲线中断确定数据是否传输完成数据传输完成之后就可以处理数据了开启不定长接收不定长接收的回调/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * file : main.c * brief : Main program body ****************************************************************************** * attention * * Copyright (c) 2026 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include main.h #include usart.h #include gpio.h /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include stdio.h /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); static void SystemPower_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ uint8_t Rx_buf[32]; /* USER CODE END 0 */ /** * brief The application entry point. * retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* Configure the System Power */ SystemPower_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ //以中断的形式发送数据 HAL_UART_Transmit_IT(huart1,hello PC,8); //开启定长接收 //HAL_UART_Receive_IT(huart1,Rx_buf,5); //开启不定长接收 HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(huart1,Rx_buf,32); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { printf(12345\n); HAL_Delay(500); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * brief System Clock Configuration * retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct {0}; /** Configure the main internal regulator output voltage */ if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE4) ! HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType RCC_OSCILLATORTYPE_MSI; RCC_OscInitStruct.MSIState RCC_MSI_ON; RCC_OscInitStruct.MSICalibrationValue RCC_MSICALIBRATION_DEFAULT; RCC_OscInitStruct.MSIClockRange RCC_MSIRANGE_4; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState RCC_PLL_NONE; if (HAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitStruct) ! HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2 |RCC_CLOCKTYPE_PCLK3; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource RCC_SYSCLKSOURCE_MSI; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider RCC_HCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider RCC_HCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB3CLKDivider RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) ! HAL_OK) { Error_Handler(); } } /** * brief Power Configuration * retval None */ static void SystemPower_Config(void) { /* * Disable the internal Pull-Up in Dead Battery pins of UCPD peripheral */ HAL_PWREx_DisableUCPDDeadBattery(); /* USER CODE BEGIN PWR */ /* USER CODE END PWR */ } /* USER CODE BEGIN 4 */ int fputc(int ch,FILE *p) { //等待TDR为空 while(!(USART1-ISR (1 7))); USART1-TDR ch; return ch; } void HAL_GPIO_EXTI_Falling_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { //判断哪一个引脚产生的中断信号 if(GPIO_Pin GPIO_PIN_9) { //反转电平 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_4); HAL_Delay(5); } } //发送完成的中断回调 void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart huart1) { printf(Data send successed\n); } } ////定长接收的中断回调 //void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) //{ // if(huart huart1) // { // printf(Rx_buf %s\n,Rx_buf); // } //} //串口不定长接收回调 void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size) { if(huart huart1) { printf(Rx_buf %s\n,Rx_buf); } HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(huart1,Rx_buf,32); } /* USER CODE END 4 */ /** * brief This function is executed in case of error occurrence. * retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * param file: pointer to the source file name * param line: assert_param error line source number * retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf(Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n, file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */
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