3. 外部中断触发按键响应

任务说明

本案例在ARM Cortex-M开发板上，通过一个按键触发外部中断（EXTI），在中断服务程序中翻转LED的亮灭状态。核心目标是：掌握GPIO外部中断的配置流程（时钟使能→引脚模式→中断触发条件→NVIC使能→中断服务函数编写），并验证中断响应的实时性。

硬件连接

• 按键K1：一端接PA0，另一端接GND（下降沿触发）
• LED1：阳极接PC13（通过限流电阻），阴极接GND
• 开发板：STM32F103系列（以标准外设库为例）

代码实现

以下代码使用STM32标准外设库，完整实现按键外部中断触发LED翻转功能。代码包含GPIO初始化、EXTI配置、NVIC设置和中断服务函数。

// main.c - 外部中断按键响应
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_exti.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "misc.h"

// LED翻转标志
volatile uint8_t led_state = 0;

// 按键外部中断初始化
void EXTI_Key_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    // 1. 使能GPIOA和AFIO时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
    // 2. 配置PA0为浮空输入（按键接GND，内部上拉可选）
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 3. 将PA0连接到EXTI0线
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
    
    // 4. 配置EXTI0：下降沿触发
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    
    // 5. 配置NVIC：EXTI0中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

// LED GPIO初始化
void LED_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);  // 初始LED灭
}

// EXTI0中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
        // 消抖延时（简单延时，实际可用定时器）
        volatile uint32_t delay = 0xFFFF;
        while (delay--);
        
        // 翻转LED状态
        if (led_state == 0) {
            GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);  // LED亮
            led_state = 1;
        } else {
            GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);    // LED灭
            led_state = 0;
        }
        
        // 清除中断标志
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

int main(void) {
    LED_Init();
    EXTI_Key_Init();
    
    while (1) {
        // 主循环空闲，等待中断
    }
}

编译与烧录

1. 创建Keil MDK工程，选择目标芯片STM32F103C8T6；
2. 添加标准外设库源文件（stm32f10x_gpio.c、stm32f10x_exti.c、stm32f10x_rcc.c、misc.c）；
3. 在工程选项中定义USE_STDPERIPH_DRIVER；
4. 编译生成HEX文件，通过ST-Link烧录到开发板。

验证方法

操作步骤：给开发板上电，观察LED1初始状态为熄灭。按下按键K1并松开，观察LED1状态变化。

判定标准：

• 每按一次按键，LED1亮灭状态翻转一次（灭→亮→灭→亮…）；
• 按键按下瞬间LED立即响应，无明显延迟；
• 连续快速按键时，每次按键均能正确翻转（无漏响应）。

预期输出：若初始LED灭，第一次按下按键后LED亮，第二次按下后LED灭，以此类推。该结果由代码逻辑直接推出：每次中断将led_state取反并对应控制LED引脚电平。

关键配置说明

注意事项：若按键未接上拉电阻，需将GPIO配置为内部上拉输入（GPIO_Mode_IPU），确保按键释放时引脚为高电平。本案例中按键接GND，按下时产生下降沿触发中断。