3. 中断系统与EXTI外部中断

在轮询方式下，CPU 必须不断读取按键、串口或传感器状态，效率低且响应延迟不可控。中断机制让外设或外部事件在满足条件时主动打断 CPU 当前执行流，跳转到预先注册的中断服务函数（ISR）处理事件，处理完再返回原位置继续执行。STM32 的中断链路可以概括为：事件源 → EXTI 边沿检测 → NVIC 优先级仲裁 → 中断向量 → ISR 执行 → 清除标志返回。理解这条链路，是编写可靠按键中断的基础。

NVIC 优先级管理

NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）负责管理所有可屏蔽中断的使能、挂起与优先级。Cortex-M 内核为每个中断分配一个 8 位优先级寄存器，STM32 实际实现通常只使用高 4 位，因此可配置 16 级优先级（0～15，数值越小优先级越高）。这 4 位又被分组为抢占优先级和子优先级两部分，由 NVIC_PriorityGroupConfig() 决定如何划分。

抢占优先级决定“能否嵌套”：高抢占优先级的中断可以打断正在执行的低抢占优先级 ISR，形成中断嵌套。子优先级只在多个中断同时挂起、抢占优先级相同时决定谁先执行，它不能造成嵌套。常见分组为 NVIC_PriorityGroup_2，即 2 位抢占 + 2 位子优先级，各 4 级。例如按键中断设为抢占 1、子 0，串口接收设为抢占 2、子 0，则按键可以打断串口 ISR。

EXTI 中断触发方式

EXTI（External Interrupt/Event Controller）负责检测 GPIO 引脚上的电平跳变。每条 EXTI 线可独立配置为上升沿触发、下降沿触发或双边沿触发。触发方式的选择取决于电路：按键一端接 GPIO、另一端接 GND，并启用内部上拉时，按下瞬间引脚由高变低，应选下降沿；若按键接 VCC 并下拉，则按下为上升沿。机械按键在按下和松开瞬间会产生 5～20 ms 的抖动，若使用双边沿触发，一次按键可能进入多次中断，因此按键场景通常只选单边沿，再配合软件消抖。

EXTI 线与 GPIO 的映射关系需要特别注意：STM32 中 EXTI0～EXTI15 分别对应每个端口的 Pin0～Pin15，即 PA0、PB0、PC0 共用 EXTI0 线，同一时刻只能有一个端口映射到该线。配置时通过 AFIO（或 SYSCFG）的 EXTI_InitStructure.EXTI_Line 与 GPIO_EXTILineConfig() 完成绑定。

中断服务函数编写

每个 EXTI 线都有固定的中断向量名，例如 EXTI0 对应 EXTI0_IRQHandler，EXTI15_10 对应 EXTI15_10_IRQHandler。函数名必须与启动文件中的向量表一致，否则中断触发后会跳转到默认死循环。ISR 内部必须完成两件事：判断具体是哪条线触发（多条线共用向量时），以及清除 EXTI 挂起标志。若忘记清除标志，中断会反复进入。

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
    {
        /* 软件消抖：延时后再次确认电平 */
        delay_ms(10);
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == Bit_RESET)
        {
            key_flag = 1;          /* 仅置标志，主循环处理业务 */
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

ISR 应尽量短小：只做标志置位、数据搬运等必要动作，把耗时业务交给主循环。在 ISR 中调用长延时、打印或复杂运算，会阻塞其他中断并影响系统实时性。

按键中断响应与消抖处理

机械按键抖动是按键中断最典型的问题。若在 ISR 中直接执行动作，一次按下可能触发多次。常用消抖方案有三种：

• 延时确认法：进入 ISR 后延时约 10 ms 再读引脚，电平仍为有效状态才确认。实现简单，但会占用中断时间。
• 定时器扫描法：EXTI 只置标志，由 10 ms 周期定时器中断读取引脚并计数，连续多次稳定才确认。实时性好，适合多按键。
• 状态机法：为每个按键维护“空闲—抖动—按下—释放”状态，按采样节拍迁移，可同时处理短按与长按。

下面给出一个可直接参考的按键中断配置与消抖参数表，参数为常见教学示例值，实际应根据按键手册和电路调整。

验证按键中断是否正常，可在 ISR 中翻转一个 LED 或置位标志后由主循环打印计数。若发现一次按下计数增加多次，说明消抖不足；若完全无响应，依次检查 GPIO 时钟、AFIO 时钟、EXTI 线映射、NVIC 使能以及向量函数名是否与启动文件一致。掌握这条从引脚到 ISR 的完整链路，后续的串口、定时器和触摸中断都可以沿用相同的分析框架。