📚 课程目录第4章外部中断按键

4. 外部中断按键

任务目标

在STM32F103上配置一个按键作为外部中断输入，当按键按下时触发EXTI中断，在中断服务函数中翻转LED的亮灭状态。通过本例学习Rust嵌入式开发中的中断配置、中断服务函数编写以及共享可变状态的处理方式。

环境与依赖

在 Cargo.toml 中添加以下依赖：

[dependencies]
cortex-m = "0.7"
cortex-m-rt = "0.7"
embedded-hal = "0.2"
stm32f1xx-hal = "0.9"
panic-halt = "0.2"
nb = "1"

硬件连接

LED：PA5（通过限流电阻接GND，高电平点亮）
按键：PA0（一端接GND，另一端接PA0，内部上拉）

关键完整代码

#![no_std]
#![no_main]

use panic_halt as _;
use cortex_m::interrupt::{self, Mutex};
use cortex_m_rt::entry;
use core::cell::RefCell;
use stm32f1xx_hal::{
    prelude::*,
    pac,
    gpio::{gpiob::PB5, Output, PushPull},
};

// 共享LED状态：使用Mutex保护，中断与主循环均可访问
static LED: Mutex<RefCell<Option<PB5<Output<PushPull>>>>> = Mutex::new(RefCell::new(None));

#[entry]
fn main() -> ! {
    let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let mut rcc = dp.RCC.constrain();
    let mut flash = dp.FLASH.constrain();
    let mut afio = dp.AFIO.constrain(&mut rcc.apb2);

    // 时钟配置：8MHz外部晶振，系统时钟72MHz
    let clocks = rcc.cfgr.use_hse(8.mhz()).sysclk(72.mhz()).freeze(&mut flash.acr);

    // 初始化GPIO
    let mut gpioa = dp.GPIOA.split(&mut rcc.apb2);
    let mut gpiob = dp.GPIOB.split(&mut rcc.apb2);

    // 配置LED引脚（PB5）为推挽输出
    let led = gpiob.pb5.into_push_pull_output(&mut gpiob.crl);
    // 将LED存入全局共享变量
    interrupt::free(|cs| {
        LED.borrow(cs).replace(Some(led));
    });

    // 配置按键引脚（PA0）为浮空输入（外部已接上拉电阻）
    let button = gpioa.pa0.into_floating_input(&mut gpioa.crl);

    // 启用EXTI时钟
    let mut exti = dp.EXTI;
    let mut nvic = dp.NVIC;

    // 配置EXTI0（PA0对应EXTI线0）
    afio.exti_cfg.exti0_select(&mut afio.mapr, 0); // 选择PA0作为EXTI0源
    exti.rising_edge(0);  // 按键按下时产生上升沿（按下接GND，释放后恢复高电平）
    exti.enable(0);

    // 使能EXTI0中断
    nvic.enable(pac::Interrupt::EXTI0);

    loop {
        // 主循环空闲，等待中断
        cortex_m::asm::wfi();
    }
}

// EXTI0中断服务函数
#[interrupt]
fn EXTI0() {
    interrupt::free(|cs| {
        if let Some(led) = LED.borrow(cs).borrow_mut().as_mut() {
            led.toggle();
        }
    });
    // 清除中断标志位
    let dp = unsafe { pac::Peripherals::steal() };
    dp.EXTI.pr.write(|w| w.pr0().set_bit());
}

运行与验证

编译：在项目根目录执行 cargo build --release，生成固件。
烧录：使用 cargo flash --release --chip stm32f103c8 或通过ST-Link等工具烧录到开发板。
验证步骤：
- 上电后LED保持熄灭状态（初始为低电平）；
- 按下按键并释放，观察LED状态翻转（点亮或熄灭）；
- 每次按下并释放按键，LED状态应切换一次；
- 连续快速按动按键，LED应跟随每次按键翻转，无卡死或异常。

通过条件：每次按键按下并释放后LED状态翻转一次，且系统运行稳定、无死机现象，即判定本例实现成功。

关键说明

本例使用上升沿触发：按键一端接GND，PA0内部上拉，按下时引脚为低电平，释放时恢复高电平产生上升沿。若硬件连接相反，需改为 exti.falling_edge(0)。
中断服务函数中通过 Mutex<RefCell<Option<...>>> 安全访问共享的LED引脚，避免数据竞争。
中断标志位必须在ISR末尾手动清除，否则中断会持续触发。
若使用PA0以外的引脚，需对应修改EXTI线编号和NVIC中断名（如PA1对应EXTI1）。