RVMCU课堂「12」: 手把手教你玩转RVSTAR—外部中断篇__专栏

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

中断知识介绍

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《RVMCU课堂[11]——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。

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：

/* ECLIC config */
returnCode = ECLIC_Register_IRQ( EXTI0_IRQn, ECLIC_NON_VECTOR_INTERRUPT,
ECLIC_LEVEL_TRIGGER,
1,
0,
NULL);

在《RVMCU课堂[10]——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。

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：

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (RESET != exti_interrupt_flag_get(WAKEUP_KEY_PIN)){

        if(RESET == gd_rvstar_key_state_get(KEY_WAKEUP)){
            /* toggle RED led */
            gd_rvstar_led_toggle(LED3);
        }
    }
    /* clear EXTI lines pending flag */
    exti_interrupt_flag_clear(WAKEUP_KEY_PIN);
}

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。

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：

int main(void)
{
    int32_t returnCode;

    /* Board Config */
    gd_rvstar_led_init(LED3);
    gd_rvstar_key_init(WAKEUP_KEY_GPIO_PORT,KEY_MODE_EXTI);

    /* EXIT config */
    key_exti_init();

    /* ECLIC config */
    returnCode = ECLIC_Register_IRQ(EXTI0_IRQn, ECLIC_NON_VECTOR_INTERRUPT,
                    ECLIC_LEVEL_TRIGGER, 1, 0, NULL);

    /* Enable interrupts in general */
    __enable_irq();

    while(1);
    return 0;
}