教你玩转[12]_RVSTAR—外部中断篇

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外部中断是单片机实时地处理外部事件的一种机制。具体指的是，当某种外部事件发生时，单片机的中断系统迫使CPU暂停正在执行的程序，转而去进行中断事件的处理；中断处理完毕后，又返回被中断的程序处，继续执行下去。这里我们以Nuclei Board Labs中exti_key_interrupt应用程序为例，简单讲解外部中断的非向量处理模式。

• 系统环境  Windows 10-64bit
• 软件平台  NucleiStudio IDE 202102版
• 硬件需求  RV-STAR开发板
  

一、中断知识介绍

1.1外部中断处理介绍

在SoC层面，GD32VF103芯片有多个外部中断源，具体包含哪些外部中断，可以在GD32VF103用户手册的第六章：中断/事件控制器（EXTI）中查看。

本次实验使用用户按键连接的GPIO作为外部中断触发源，经过SoC层面的中断/事件控制器（EXTI）检测后，再传递给增强的内核中断控制器（ECLIC），交由内核进行中断管理。

关于GPIO的使用请看《教你玩转[11]_RVSTAR—GPIO使用篇》，这里不做介绍。

中断/事件控制器（EXTI）的架构框图如下：

EXTI（中断/事件控制器）有19个独立的边沿检测单元，分别对应连接EXTI0~18，其中的16个中断源连接的是GPIO。EXTI有三种触发类型：上升沿触发、下降沿触发和任意沿触发。EXTI中的每 一个边沿检测电路都可以独立配置和屏蔽。

1.2 中断初始化函数介绍

为了方便进一步讲解，我们先打开Nuclei Board Labs中exti_key_interrupt实验的main.c函数源码。其中，main函数调用的“ECLIC_Register_IRQ”函数就是中断配置函数。

截取ECLIC初始化函数代码如下：

1. /* ECLIC config */
   
2. returnCode = ECLIC_Register_IRQ( EXTI0_IRQn, ECLIC_NON_VECTOR_INTERRUPT,
   
3.                        ECLIC_LEVEL_TRIGGER,
   
4.                        1,
   
5.                        0,
   
6.                        NULL);

复制代码

在《教你玩转[10]_RVSTAR—处理器内部中断篇》已经对此函数各参数的作用有了比较详细的介绍，在这里我们只讲一下会产生疑惑的两个参数，也就是第一个和最后一个参数。

第一个参数设置要配置的中断号。这里我们讲解一下如何确定这个参数的值。已知实验要使用外部按键接GPIO触发外部中断，那么我们从按键看起。

RV-STAR的按键的电路原理图如下：

可以看到，按键接到了PA0引脚上。接下来我们查阅GD32VF103用户手册的第六章：中断/事件控制器（EXTI），发现PA0对应的EXTI中断源为0号。

由此可知，我们知道本次实验使用的GPIO引脚PA0对应的是EXTI0，所以这里是EXTI0中断。所有可用的中断号都在“IRQn_Type”枚举当中，在gd32vf103.h文件当中可以查看RV-STAR的所有中断号。可以看出，从19号开始后面的都是外部中断，如果配置不同的中断，需要修改此参数为对应的中断号。

最后一个参数配置的是中断处理函数。直接来看的话，虽然这里写的是“NULL”，但是并不代表没有中断处理函数。RV-STAR的中断向量表是存储在flash当中的，这就意味着运行时不能直接修改其中的数据，所以在不修改源码的情况下，RV-STAR不能通过这个参数修改中断向量表。这里填写任何函数，都不会修改这个中断号对应的中断处理函数的地址。所以这个参数写“NULL”，实际上还是使用中断向量表里面的默认函数。

后面的“EXTI0_IRQHandler”函数就是外部中断0的默认中断处理函数。详细的中断向量表可以在startup_gd32vf103.S文件开头部分查看，这里就不一一列举。

1.3 中断处理函数介绍

知道了中断处理函数是什么，我们再回到main.c当中，找到“EXTI0_IRQHandler”函数，具体内容如下：

1. void EXTI0_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     if (RESET != exti_interrupt_flag_get(WAKEUP_KEY_PIN)){
   
4. 
   
5.         if(RESET == gd_rvstar_key_state_get(KEY_WAKEUP)){
   
6.             /* toggle RED led */
   
7.             gd_rvstar_led_toggle(LED3);
   
8.         }
   
9.     }
   
10.     /* clear EXTI lines pending flag */
    
11.     exti_interrupt_flag_clear(WAKEUP_KEY_PIN);
    
12. }

复制代码

中断处理函数中开始是按键去抖。之后切换LED的状态，也就是由亮到灭或者由灭到亮。最后一步是清除EXTI0的中断等待标志。

因为使用的是中断的非向量处理模式，所以在执行中断处理函数前会跳转到非向量中断统一的中断入口，保存上下文入栈，再跳转至对应的中断处理函数中执行里面的指令，所以函数内不需要手动增加保存上下文和恢复上下文的操作。


二、完整实例

为了便于理解外部中断程序，我们以Nuclei Board Labs中exti_key_interrupt实验为实例，实际感受一下外部中断的流程。

新建一个RV-STAR的helloworld工程，具体步骤请参考往期内容。

打开Nuclei Board Labs中的exti_key_interrupt文件夹，复制main.c的内容替换之前新建的helloworld工程main.c的内容。

工程运行框图如下：

在main函数当中，一开始是一系列的初始化内容，包括开发板初始化，外部中断初始化和ECLIC初始化。

开发板初始化（Board Config）包含开发板上LED3初始化和按键初始化。

外部中断初始化（EXTI config）包含按键外部中断初始化，主要是GPIO的配置。

ECLIC初始化（ECLIC config）是之前讲的ECLIC初始化函数。

以上初始化完成后，main函数执行while(1)循环，等待中断的到来。

当按下PA0按键，触发外部中断，进入外部中断处理函数当中，按键弹起，执行LED状态转换的功能，最后退出中断处理函数。

例子main函数代码和对照介绍如下：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     int32_t returnCode;
   
4. 
   
5.     /* Board Config */
   
6.     gd_rvstar_led_init(LED3);
   
7.     gd_rvstar_key_init(WAKEUP_KEY_GPIO_PORT,KEY_MODE_EXTI);
   
8. 
   
9.     /* EXIT config */
   
10.     key_exti_init();
    
11. 
    
12.     /* ECLIC config */
    
13.     returnCode = ECLIC_Register_IRQ(EXTI0_IRQn, ECLIC_NON_VECTOR_INTERRUPT,
    
14.                     ECLIC_LEVEL_TRIGGER, 1, 0, NULL);
    
15. 
    
16.     /* Enable interrupts in general */
    
17.     __enable_irq();
    
18. 
    
19.     while(1);
    
20.     return 0;
    
21. }

复制代码

三、实际运行

工程新建完毕，需要在Launchbar工具中切换使用openocd的debug配置，如下图：

点击 编译工程，再点击Debug下拉框切换为Run，点击 开始运行。下载结束记得点击 关闭openocd。

最终运行效果如下：

每当按键抬起，led的状态切换一次。

完