07-CubeMx+Keil+Proteus模擬STM32 - EXTI

本文例子參考《STM32單片機開發實例——基於Proteus虛擬模擬與HAL/LL庫》
源代碼：https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6

項目要求

同04節，電路常態為流水燈狀態，當按下按鈕BTN0時，8個LED燈全亮全滅閃爍3次後恢復到常態；當按下按鈕BTN1時，8個LED燈間隔交替閃爍3次後恢復常態；當BTN0和BTN1同時按下時，系統優先相應BTN1。

硬體設計

1. 在第一節的基礎上，在Proteus中添加電路如下圖所示，其中我們添加了一個排阻RX8、一組8個LED燈、兩組由按鈕BUTTON構成的按鍵電路。
   
   根據電路圖和晶元技術手冊，我們知道PB0可用作外部中斷0（EXTI0），PB1可用作外部中斷1（EXTI1），當按下按鍵時，PB會輸入低電平，所以這兩個外部中斷都是通過下降沿觸發的。

2. 打開CubeMX，按照建立工程，配置PC0-PC7引腳為GPIO_Output，PB0和PB1分別為GPIO_EXTI0和GPIO_EXTI1。
   隨後選中“System Core”中的GPIO，展開“Configuration”列表，如圖中4所示，選中PB0和PB1，將兩個GPIO管腳的“GPIO mode”都選為下降沿觸發External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection。
   

3. 接下來進行中斷優先順序配置。在“System core”中選中“NVIC”（Nested Vectored Interrupt Controller, 嵌套向量中斷控制器），勾選列表中“EXTI line0 interrupt”和“EXTI line1 interrupt”兩項的Enable。將頁面上方的優先順序組“Priority Group”選為2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority，即搶占優先順序和響應優先順序都用2bit來設定。
   

4. 中斷回調函數可以使用HAL庫也可以使用LL庫，所以我們要設置GPIO的庫：點擊“Project Manager”--“Advanced Settings”，可設置庫為LL或HAL，這裡我們先設置為HAL庫。點擊“Generator Code”生成Keil工程。
   

軟體編寫

（一）基於HAL庫的程式

1. 本次我們需要實現外部中斷，由前面電路知道，當按下按鍵時，會生成下降沿，只要將相應的GPIO設置為EXTI模式，就會自動觸發外部中斷。進入中斷後實現的功能，不是寫在主函數中，而是寫在外部中斷的回調函數中。

2. 點擊“Open Project”在Keil中打開工程，雙擊“main.c”文件。

3. 本次模擬我們用到EXTI線偵測回調函數HAL_GPIO_EXTI_Callback()，其官方文檔API介紹如下圖所示。
   
   同時這個回調函數可以在“stm32f1xx_hal_gpio.c”程式中找到，這裡的回調函數前面有一個“弱函數”的關鍵字“_weak”，該關鍵字的作用是，如果工程的任何一個源文件中都沒有與該“弱函數”同名的函數，則編譯器會編譯該“弱函數”；但是當工程中有另一個同名函數定義出現時，編譯器會忽略“弱函數”而編譯另一個沒有標註“_weak”關鍵字的同名函數。
   

4. 我們需要更方便地獨立地控制PC0-PC7的管腳輸出，所以這裡我們自定義一個函數ByteOut2PC，用於將1位元組數據輸出到PC埠的PC0-PC7引腳。我們先在程式最開頭聲明它。

   /* USER CODE BEGIN PFP */
   void ByteOut2PC(uint8_t dat);  //聲明函數
   /* USER CODE END PFP */
   

5. 然後我們在/* USER CODE BEGIN 4 */和/* USER CODE END 4 */間添加這個自定義函數。同時，因為回調函數不會在生成初始化代碼的時候自動生成，需要手動添加到main.c中，所以我們在這裡也添加一個回調函數。

   /* USER CODE BEGIN 4 */
   //自定義函數，將1位元組數據輸出到PC埠的PC0-PC7引腳
   void ByteOut2PC(uint8_t dat)
   {
     if(dat & 0x01)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, 0);
     if(dat & 0x02)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, 0);
     if(dat & 0x04)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, 0);
     if(dat & 0x08)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_3, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_3, 0);
     if(dat & 0x10)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4, 0);
     if(dat & 0x20)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_5, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_5, 0);
     if(dat & 0x40)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6, 0);
     if(dat & 0x80)
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_7, 1);
     else 
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_7, 0);
   }
   
   //中斷回調函數
   void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
   {
     int8_t i;  //迴圈變數
     if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)  //檢測到EXTI0線產生外部中斷事件
     {
       for(i=0; i<3; i++)  //全亮全滅閃爍3次
       {
         ByteOut2PC(0xff);  //全滅
         HAL_Delay(500);
         ByteOut2PC(0);  //全亮
         HAL_Delay(500);
       }
     }
     else if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) //檢測到EXTI1線產生外部中斷事件
     {
       for(i=0; i<3; i++)  //間隔交替閃爍3次
       {
         ByteOut2PC(0x55);  
         HAL_Delay(500);
         ByteOut2PC(0xaa);  
         HAL_Delay(500);
       }
     }
   }
   /* USER CODE END 4 */
   

6. 因為常態呈現流水燈狀態，我們首先在main函數中聲明一個迴圈變數。

   /* USER CODE BEGIN 1 */
   int8_t i;   //迴圈變數i
   /* USER CODE END 1 */
   

7. 最後，我們在while迴圈中添加下麵的代碼

   /* USER CODE BEGIN WHILE */
   while (1)
   {
     for(i=0; i<8; i++)
     {
       ByteOut2PC((0xfe<<i)|(0xfe>>(8-i)));  //正常流水燈狀態
       HAL_Delay(500);
     }
   /* USER CODE END WHILE */		
   /* USER CODE BEGIN 3 */
   }
   

（二）基於LL庫的程式

1. 在上面的基礎上，使用CubeMX將GPIO的庫改為LL庫。
   
2. LL庫沒有提供回調函數，我們要在“stm32f1xx_it.c”程式中找到相應的外部中斷庫函數void EXTI0_IRQHandler(void)和void EXTI1_IRQHandler(void)並填寫功能代碼。
   
3. 同理我們在“main.c”文件的main函數中添加流水燈程式，這裡就不再贅述了。
4. 在“stm32f1xx_it.c”文件中，首先在外部中斷庫函數void EXTI0_IRQHandler(void)中添加代碼如下

   /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */
   int8_t i;  //迴圈變數
   for(i=0;i<3;i++)
   {
     LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0xff);  //全滅
     HAL_Delay(500);
     LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0);  //全亮
     HAL_Delay(500);
   }
   /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
   

5. 同理我們在void EXTI1_IRQHandler(void)中添加代碼如下

   /* USER CODE BEGIN EXTI1_IRQn 0 */
   int8_t i;  //迴圈變數
   for(i=0;i<3;i++)  //交替閃爍3次
   {
     LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0x55);  
     HAL_Delay(500);
     LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0xaa);  
     HAL_Delay(500);
   }
   /* USER CODE END EXTI1_IRQn 0 */
   

聯合調試

1. 點擊運行，生成HEX文件。
2. 在Proteus中載入相應HEX文件，點擊運行，正常顯示流水燈狀態；當按下按鈕BTN0時，8個LED燈全亮全滅閃爍3次後恢復到常態；當按下按鈕BTN1時，8個LED燈間隔交替閃爍3次後恢復常態。