EXTI簡介

EXTI是外部中斷/事件控制器，包含多個邊沿檢測器，通過檢測I/O端口的電平變化判斷是否產生中斷/事件請求。

MM32F0140的EXTI包含19個外部中斷線，其中外部中斷線EXTI0 ~ EXTI15用于I/O映射，EXTI16連接到PVD輸出，EXTI19連接到比較器1輸出，EXTI24連接到IWDG中斷。可通過軟件控制任意一個I/O端口作為EXTI的輸入源，EXTI檢測對應端口是否產生邊沿觸發，若檢測到邊沿觸發則產生中斷/事件請求，GPIO對應的16個外部中斷/事件映射關系如圖1所示。

圖1 MM32F0140 GPIO對應外部中斷/事件映射

EXTI進行邊沿檢測時包含三種觸發類型：

上升沿觸發

電平由低到高時的一瞬間稱為上升沿，由上升沿的產生觸發輸出變化就稱作上升沿觸發。

下降沿觸發

電平由高到低時的一瞬間稱為下降沿，由下降沿的產生觸發輸出變化則稱為下降沿觸發。

任意邊沿觸發

電平由上升沿或下降沿的產生而觸發輸出變化被稱作任意邊沿觸發。

中斷/事件產生過程如圖2所示，EXTI邊沿檢測引腳的外部輸入電平，若由于外部因素導致引腳電平變化并產生邊沿觸發，則邊沿檢測電路輸出有效信號。或門電路接收邊沿檢測電路輸出的信號與軟件事件中斷寄存器（EXTI_SWIER）的輸出，軟件事件中斷寄存器能夠通過軟件啟動中斷/事件線。當外部中斷線上觸發邊沿事件時，掛起寄存器（EXTI_PR）的對應位被置1，可通過讀EXTI_PR寄存器獲取當前中斷/事件狀態。或門電路的輸出與中斷屏蔽寄存器（EXTI_IMR）的輸出相與，在使能對應線中斷位且邊沿觸發有效信號時，輸出有效信號到內核的NVIC中，NVIC進行中斷處理。或門電路的輸出與事件屏蔽寄存器（EXTI_EMR）的輸出結果相與，當使能對應事件線位且邊沿觸發有效信號時，輸出有效信號1，即脈沖信號，該脈沖信號可用于其他外設，例如觸發TIM。

圖2 EXTI模塊框圖

EXTI的配置

配置中斷

配置并使能中斷線，根據圖1判斷指定I/O端口對應的外部中斷線與SYSCFG_EXTICRx寄存器中的控制位，（EXTI0~EXTI3使用SYSCFG_EXTICR1寄存器，EXTI4~EXTI7使用SYSCFG_EXTICR2寄存器，EXTI8~EXTI11使用SYSCFG_EXTICR3寄存器，EXTI12~EXTI15使用SYSCFG_EXTICR4寄存器）向SYSCFG_EXTICRx寄存器中外部中斷線的對應位賦值，若使用PA管腳則對應位賦值為0000，PB管腳對應位賦值為0001，PC管腳對應位賦值為0010，PD管腳對應位賦值為0011。

配置邊緣檢測觸發器的觸發類型，若使用上升沿觸發，則對上升沿觸發選擇寄存器（EXTI_RTSR）的外部中斷線對應位置1；若使用下降沿觸發，則對下降沿觸發選擇寄存器（EXTI_FTSR）的外部中斷線對應位置1；若使用任意邊沿觸發，則EXTI_RTSR寄存器與EXTI_FTSR寄存器的外部中斷線對應位均置1。

中斷屏蔽寄存器（EXTI_IMR）的外部中斷線對應位置1，允許中斷請求。當指定的外部中斷線檢測到配置的觸發條件時，產生一個中斷請求，掛起寄存器（EXTI_PR）的對應位置1。通過軟件對掛起寄存器中對應位寫入1，使中斷被清除。

配置軟件中斷事件寄存器（EXTI_SWIER）的外部中斷線對應位為1并置1 EXTI_IMR寄存器的外部中斷線對應位，也能產生中斷。

配置事件

配置并使能事件線，對SYSCFG_EXTICRx寄存器中外部事件線的對應位賦值；配置邊緣檢測觸發寄存器為需要的觸發類型，對EXTI_RTSR寄存器與EXTI_FTSR寄存器賦值；事件屏蔽寄存器（EXTI_EMR）的對應位置1，允許事件請求。當檢測到配置的觸發條件時，產生一個事件請求，掛起寄存器對應位置 1；通過對掛起寄存器對應位寫1清除事件。

配置軟件中斷事件寄存器（EXTI_SWIER）的外部中斷/事件線對應位為1并置1 EXTI_EMR寄存器的對應位，也能產生事件。

實驗

本實驗在靈動官方開發板MB-023上進行，通過配置EXTI下降沿觸發中斷，按下按鍵后產生邊沿觸發，進行中斷處理，LED電平轉換。配置按鍵所使用的I/O端口的對應外部中斷線，對SYSCFG_EXTICRx寄存器的EXTIx位賦值，對EXTI_RTSR寄存器和EXTI_FTSR寄存器賦值配置觸發類型，使用EXTI_IMR寄存器使能中斷，EXTI_PR寄存器對應位置1清除中斷。具體實驗內容為配置按鍵K2的對應引腳PB2與LED2對應的PB3引腳（如圖3所示），配置PB2對應的外部中斷線為下降沿觸發，若按下K2，按鍵對應的端口輸入低電平，下降沿觸發，產生中斷。實驗現象為按下按鍵K2，LED2電平反轉一次。

圖3 MCU原理圖中的EXTI引腳

初始化外設時鐘

SYSCFG在APB2線上，GPIO在AHB線上，實驗使用SYSCFG配置外部中斷，按鍵K2與LED2的引腳均為GPIOB組的引腳。因此對RCC_APB2ENR寄存器的SYSCFGEN位置1，對RCC_AHBENR寄存器的GPIOB對應位置1，從而初始化外設時鐘。

// Enable SYSCFG clock.
RCC->APB2ENR |= (1u << 0u);
// Enable GPIOB clock.
RCC->AHB1ENR |= (1u << 18u);

初始化按鍵

實驗使用引腳為PB2的K2按鍵，按鍵原理圖如圖4所示，若K2按鍵按下則與GND導通，因此在初始化按鍵時需配置該端口的工作模式為上拉輸入。

圖4 原理圖中的按鍵

GPIOx_CRL寄存器為端口配置低寄存器，用于配置指定端口的速度與工作模式；GPIOx_BSRR寄存器用于設置/清除對應端口，該寄存器低16位的對應端口位置1會產生高電平。由圖5所示，K2所使用的端口PB2為GPIOx_CRL寄存器內第8 ~ 11位。

圖5 GPIOx_CRL寄存器

// Clear the configuration bit of port 2.
GPIOB->CRL  = ~(0xf << 8u);
// Configure pull-up input mode.
GPIOB->CRL |= (0x8 << 8u);
// Configure PB2 pin to high level.
GPIOB->BSRR |= (1u << 2u);

初始化LED

實驗使用PB3引腳，使用GPIOx_CRL寄存器對LED進行初始化配置，如圖5所示，端口3為GPIOx_CRL寄存器內第12 ~ 15位。

// Clear the configuration bit of port 3.
GPIOB->CRL  = ~(0xf << 12u);
// Configure push-pull output mode.
GPIOB->CRL |= (0x1 << 12u);

配置中斷線

由圖1可知，PB2使用的外部中斷線為EXTI2，配置SYSCFG_EXTICR1寄存器的EXTI2對應位為0001，如圖6所示，EXTI2處于SYSCFG_EXTICR1寄存器的8~ 11位。

圖6 GPIOx_EXTICR1

// Clear EXTI2 and assign value, the corresponding value of PB is 0001.
SYSCFG->EXTICR1 = ( ( SYSCFG->EXTICR1   ~(0xf << 8u) ) | (0x1 << 8u) );

配置觸發類型

在按鍵初始化中配置按鍵未按下時處于高電平，因此，對上升沿觸發選擇寄存器（EXTI_RTSR）與下降沿觸發選擇寄存器（EXTI_FTSR）賦值時配置觸發類型為下降沿觸發。

// Clear the corresponding bit of EXTI2 triggered by rising edge.
EXTI->RTSR  = ~ (1u << 2u);
// Configure falling edge trigger.
EXTI->FTSR |= (1u << 2u);

使能中斷

配置EXTI_IMR寄存器的EXTI2對應位，使能中斷。

// Enable EXTI interrupt.
EXTI->IMR |= (1u << 2u);

配置NVIC

EXTI控制中斷，NVIC處理中斷，使用Cortex-M0 core_cm0.h頭文件中的NVIC_EnableIRQ使能中斷線，EXTI2對應中斷為EXTI2_3_IRQn。

// Setup NVIC.
NVIC_EnableIRQ (EXTI2_3_IRQn);

編寫中斷服務程序

中斷使能中使用EXTI2_3_IRQn，中斷處理函數要與其匹配，因此使用EXTI2_3_IRQHandler，設置變量app_exti_event_on作為中斷狀態標志，該變量初始時為false，中斷請求產生時中斷狀態標志轉換為true，將EXRI_PR寄存器的對應位寫入1來清除中斷。

void EXTI2_3_IRQHandler(void)
{
    uint32_t flags = EXTI->PR;
    if ( 0u != ( flags   (1u << 2u) ) )
    {
        app_exti_event_on = true;
    }

    EXTI->PR |= (1u << 2u); // Clear interrupt.
}

main()函數

主程序中初始化變量app_exti_event_times為0，設置該變量從0開始計數，當中斷狀態標志app_exti_event_on為true，即產生中斷請求時，計數值加1，由于LED2初始化后顯示為亮，計算計數值取余2，若余數不等于0則LED2滅，若余數為0則LED2亮。實驗效果如圖7所示。

int main(void)
{
    // Enable SYSCFG and GPIOB clock.
    RCC->APB2ENR |= (1u << 0u);
    RCC->AHB1ENR |= (1u << 18u);

    // Setup K2.
    GPIOB->CRL  = ~(0xf << 8u);
    GPIOB->CRL |= (0x8 << 8u);
    GPIOB->BSRR |= (1u << 2u);

    // Setup LED2.
    GPIOB->CRL  = ~(0xf << 12u);
    GPIOB->CRL |= (0x1 << 12u);

    // Setup SYSCFG EXTI2.
    SYSCFG->EXTICR1 = ( ( SYSCFG->EXTICR1   ~(0xf << 8u) ) | (0x1 << 8u) );

    // Setup EXTI.
    EXTI->RTSR  = ~ (1u << 2u);
    EXTI->FTSR |= (1u << 2u);

    // Enable EXTI interrupt.
    EXTI->IMR |= (1u << 2u);

    // Setup NVIC.
    NVIC_EnableIRQ (EXTI2_3_IRQn);

    while (1)
    {
        while ( !app_exti_event_on )
        {
        }
        app_exti_event_on = false;

        app_exti_event_times++;
        if ( (app_exti_event_times % 2u) != 0u )
        {

            GPIOB->BSRR = (1u << 3u);// LED2(PB3 pin) off.
        }
        else
        {

            GPIOB->BRR = (1u << 3u);// LED2(PB3 pin) on.
        }
    }
}

圖7 實驗現象

審核編輯：彭菁