3. 外部中断触发

任务目标

本案例基于STM32F103系列MCU，通过外部中断实现按键控制LED翻转。核心目标是：配置GPIO外部中断线，使按键按下时触发中断服务函数(ISR)，在ISR中翻转LED状态，并演示中断优先级与嵌套的基本配置方法。

硬件连接与前置条件

  • MCU：STM32F103C8T6（Blue Pill板）
  • 按键PA0接GND（按下为低电平），外部中断线EXTI0
  • LED接PC13（板上LED，低电平点亮）
  • 开发环境：STM32CubeIDE 或 Keil MDK + HAL库

完整代码实现

/* main.c - 外部中断触发LED翻转 */
#include "main.h"

/* 中断优先级分组：抢占优先级2位，子优先级2位 */
void HAL_MspInit(void)
{
    HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_2);
}

/* PA0外部中断初始化 */
static void EXTI_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    /* 使能GPIOA时钟 */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    /* PA0配置为外部中断输入，上拉（按键接GND） */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;  /* 下降沿触发 */
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* PC13配置为推挽输出 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    /* 设置EXTI0中断优先级：抢占优先级1，子优先级0 */
    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 1, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}

/* 外部中断0服务函数（在stm32f1xx_it.c中调用） */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
}

/* 中断回调：按键按下时翻转LED */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)
    {
        /* 简单消抖：延时20ms后再次检测电平 */
        HAL_Delay(20);
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
        {
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
        }
    }
}

int main(void)
{
    HAL_Init();
    EXTI_Init();

    /* 初始状态：LED灭（PC13高电平） */
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);

    while (1)
    {
        /* 主循环空闲，等待中断触发 */
    }
}

中断优先级与嵌套说明

本案例使用NVIC_PRIORITYGROUP_2分组，即4位优先级中高2位为抢占优先级、低2位为子优先级。EXTI0配置为抢占优先级1、子优先级0。若需演示嵌套中断，可再配置一个更高抢占优先级的中断源（如定时器中断，抢占优先级0），当EXTI0中断服务执行期间该中断到来时，会暂停当前ISR优先处理高优先级中断。本例仅配置单个外部中断，但优先级分组和数值设置已为嵌套扩展预留接口。

编译与烧录

  1. 在STM32CubeIDE中新建STM32F103C8T6工程，将上述代码替换main.c内容。
  2. 确认系统时钟已通过HAL_RCC_ClockConfig()配置（默认使用HSI 8MHz或外部晶振）。
  3. 编译生成HEX文件，通过ST-Link烧录至开发板。

验证方法与判定标准

  • 功能验证：上电后LED处于熄灭状态。每次按下PA0按键并释放，LED状态翻转一次（亮→灭或灭→亮）。
  • 消抖验证：快速连续按动按键，LED状态应稳定翻转，不会出现一次按键多次翻转的现象。
  • 优先级验证（可选）：若额外配置一个定时器中断（抢占优先级0），在定时器ISR中翻转另一个LED，可观察到定时器中断能打断EXTI0的ISR执行，证明抢占优先级生效。

常见问题

  • 按键无响应：检查PA0是否正确上拉，按键另一端是否接GND；确认EXTI0_IRQHandler已在启动文件中声明。
  • LED状态乱跳：消抖延时不足或按键接触不良，可增大延时至30~50ms。
  • 编译报错：确认HAL库版本与芯片型号匹配，main.h中已包含必要头文件。
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