EXTI 简介
EXTI(External interrupt/event controller) —外部中断/事件控制器, 管理了控制器的 20个中断/事件线。每个中断/事件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的检测。 EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置,可以单独配置为中断或者事件,以及触发事件的属性。
EXTI 功能框图
EXTI 的功能框图包含了 EXTI 最核心内容,掌握了功能框图,对 EXTI 就有一个整体的把握,在编程时思路就非常清晰。可以看到很多在信号线上打一个斜杠并标注“20”字样,这个表示在控制器内部类似的信号线路有 20 个,这与 EXTI 总共有 20 个中断/事件线是吻合的.
EXTI 可分为两大部分功能,一个是产生中断,另一个是产生事件,这两个功能从硬件上就有所不同。
首先我们来看图中红色虚线指示的电路流程。它是一个产生中断的线路,最终信号流入到 NVIC 控制器内。
编号 1 是输入线, EXTI 控制器有 19 个中断/事件输入线,这些输入线可以通过寄存器设置为任意一个 GPIO,也可以是一些外设的事件,这部分内容我们将在后面专门讲解。输入线一般是存在电平变化的信号。
编号 2 是一个边沿检测电路,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,如果检测到有边沿跳变就输出有效信号 1 给编号 3 电路,否则输出无效信号0。而 EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR 两个寄存器可以控制器需要检测哪些类型的电平跳变过程,可以是只有上升沿触发、只有下降沿触发或者上升沿和下降沿都触发。
编号 3 电路实际就是一个或门电路,它一个输入来自编号 2 电路,另外一个输入来自软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)。 EXTI_SWIER 允许我们通过程序控制就可以启动中断/事件线,这在某些地方非常有用。我们知道或门的作用就是有 1 就为 1,所以这两个输入随便一个有有效信号 1 就可以输出 1 给编号 4 和编号 6 电路。
编号 4 电路是一个与门电路,它一个输入是编号 3 电路,另外一个输入来自中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。与门电路要求输入都为 1 才输出 1,导致的结果是如果 EXTI_IMR 设置为 0 时,那不管编号 3 电路的输出信号是 1 还是 0,最终编号 4 电路输出的信号都为 0;如果 EXTI_IMR 设置为 1 时,最终编号 4 电路输出的信号才由编号 3 电路的输出信号决定,这样我们可以简单的控制 EXTI_IMR 来实现是否产生中断的目的。编号 4 电路输出的信号会被保存到挂起寄存器(EXTI_PR)内,如果确定编号 4 电路输出为 1 就会把 EXTI_PR 对应位置 1。
编号 5 是将 EXTI_PR 寄存器内容输出到 NVIC 内,从而实现系统中断事件控制。
接下来我们来看看绿色虚线指示的电路流程。它是一个产生事件的线路,最终输出一个脉冲信号。产生事件线路是在编号 3 电路之后与中断线路有所不同,之前电路都是共用的。
编号6 电路是一个与门,它一个输入来自编号 3 电路,另外一个输入来自事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)。如果 EXTI_EMR 设置为 0 时,那不管编号 3 电路的输出信号是 1 还是 0,最终编号 6 电路输出的信号都为 0;如果 EXTI_EMR 设置为 1 时,最终编号 6 电路输出的信号才由编号 3 电路的输出信号决定,这样我们可以简单的控制 EXTI_EMR 来实现是否产生事件的目的。
编号 7 是一个脉冲发生器电路,当它的输入端,即编号 6 电路的输出端,是一个有效信号 1 时就会产生一个脉冲;如果输入端是无效信号就不会输出脉冲。
编号 8 是一个脉冲信号,就是产生事件的线路最终的产物,这个脉冲信号可以给其他外设电路使用,比如定时器 TIM、模拟数字转换器 ADC 等等,这样的脉冲信号一般用来触发 TIM 或者 ADC 开始转换。
产生中断线路目的是把输入信号输入到 NVIC,进一步会运行中断服务函数,实现功能,这样是软件级的。而产生事件线路目的就是传输一个脉冲信号给其他外设使用,并且是电路级别的信号传输,属于硬件级的。
另外, EXTI 是在 APB2 总线上的,在编程时候需要注意到这点.
中断/事件线
EXTI 有 20 个中断/事件线,每个 GPIO 都可以被设置为输入线,占用 EXTI0 至EXTI15,还有另外七根用于特定的外设事件,见表 1。
4 根特定外设中断/事件线由外设触发,具体用法参考《STM32F10X-中文参考手册》中对外设的具体说明。
EXTI0 至 EXTI15 用于 GPIO,通过编程控制可以实现任意一个 GPIO 作为 EXTI 的输入源。由表 1 可知, EXTI0 可以通过 AFIO 的外部中断配置寄存器 1(AFIO_EXTICR1)的EXTI0[3:0]位选择配置为 PA0、 PB0、 PC0、 PD0、 PE0、 PF0、 PG0、 PH0 或者 PI0,见图2。其他 EXTI 线(EXTI 中断/事件线)使用配置都是类似的。
EXTI 初始化结构体详解
初始化结构体定义在 stm32f4xx_exti.h 文件中,初始化库函数定义在 stm32f4xx_exti.c 文件中,编程时我们可以结合这两个文件内注释使用。
typedef struct { uint32_t EXTI_Line; // 中断/事件线 EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI 模式 EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; // 触发类型 FunctionalState EXTI_LineCmd; // EXTI 使能 } EXTI_InitTypeDef
1) EXTI_Line: EXTI 中断/事件线选择,可选 EXTI0 至 EXTI19,可参考表 1 选择。
2) EXTI_Mode: EXTI 模式选择,可选为产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或者产生事件(EXTI_Mode_Event)。
3) EXTI_Trigger: EXTI 边沿触发事件,可选上升沿触发(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发 ( EXTI_Trigger_Falling) 或者上升沿和下降沿都触发( EXTI_Trigger_Rising_Falling)。
4) EXTI_LineCmd:控制是否使能 EXTI 线,可选使能 EXTI 线(ENABLE)或禁用(DISABLE)。