ARM Cortex-M3嵌入式開發(fā)及應(yīng)用教與學(xué) 課件 第05章 按鍵與中斷處理

ARMCortex-M3嵌入式控制技術(shù)

——基于STM32F103RCT6

STM32F103硬件系統(tǒng)與KEILMDK工程第五章

按鍵與中斷處理

本章將介紹嵌套向量中斷控制器NVIC的工作原理，闡述STM32F103RCT6微控制器外部輸入中斷的工作原理。接著，以用戶按鍵為例，詳細解釋NVIC中斷的寄存器類型和庫函數(shù)類型的程序設(shè)計方法。然后，介紹ZLG7289B芯片驅(qū)動LED燈、按鍵和數(shù)碼管的原理和程序設(shè)計方法1NVIC中斷工作原理2GPIO外部輸入中斷3

用戶按鍵中斷實例4ZLG7289B按鍵、LED燈和數(shù)碼管5.1NVIC中斷工作原理嵌套向量中斷控制器NVIC相關(guān)的中斷管理工作主要有開放中斷、關(guān)閉中斷、設(shè)置中斷請求標志、讀中斷請求標志、清除中斷請求標志和配置中斷優(yōu)先級等。嵌套向量中斷控制器NVIC的寄存器有ISER0、ISER1、ICER0、ICER1、ISPR0、ISPR1、ICPR0、ICPR1、IABR0、IABR1、IPR0~IPR14和STIRNVIC寄存器序號地址寄存器名稱描述10xE000E100ISER0中斷開放寄存器ISER0[0]~ISER0[31]、ISER1[0]~ISER1[27]依次對應(yīng)中斷號為0~59的中斷，各位寫0無效，寫1開放中斷0xE000E104ISER120xE000E180ICER0中斷關(guān)閉寄存器ICER0[0]~ICER0[31]、ICER1[0]~ICER1[27]依次對應(yīng)中斷號為0~59的中斷，各位寫0無效，寫1關(guān)閉中斷0xE000E184ICER130xE000E200ISPR0中斷設(shè)置請求狀態(tài)寄存器ISPR0[0]~ISPR0[31]、ISPR1[0]~ISPR1[27]依次對應(yīng)中斷號為0~59的中斷，各位寫0無效，寫1請求中斷0xE000E204ISPR140xE000E280ICPR0中斷清除請求狀態(tài)寄存器ICPR0[0]~ICPR0[31]、ICPR1[0]~ICPR1[27]依次對應(yīng)中斷號為0~59的中斷，各位寫0無效，寫1清中斷標志0xE000E284ICPR150xE000E300IABR0中斷活躍位寄存器（只讀）IABR0[0]~IABR0[31]、IABR1[0]~IABR1[27]依次對應(yīng)中斷號為0~59的中斷，各位讀出1，表示相應(yīng)中斷活躍0xE000E304IABR160xE000E400~0xE000E438IPR0~IPR14中斷優(yōu)先級寄存器共有16個優(yōu)先級，優(yōu)先級號從0~15，優(yōu)先級號0表示的優(yōu)先級最高，優(yōu)先級號15表示的優(yōu)先級最低70xE000EF00STIR軟件觸發(fā)中斷寄存器第[8:0]位域有效，寫入0~59中的某一中斷號，則觸發(fā)相應(yīng)的中斷中斷優(yōu)先級配置寄存器每個IPR寄存器用于設(shè)置4個NVIC中斷的優(yōu)先級，32位的IPR寄存器的4個字節(jié)的低4位均無效，只有高4位有效，故可以設(shè)置的優(yōu)先級號為0~15。根據(jù)圖5-1，如果設(shè)置EXTI2中斷的優(yōu)先級號為10，則需要將IPR2的第[7:4]位域設(shè)為10。當兩個中斷具有不同的優(yōu)先級號時，優(yōu)先級號小的中斷優(yōu)先級高；當兩個中斷具有相同的優(yōu)先級號時，中斷號小的中斷優(yōu)先級高。異常號4~15的優(yōu)先級配置寄存器可配置優(yōu)先級的異常的優(yōu)先級號由3個系統(tǒng)手柄優(yōu)先級寄存器（SHPR1~3）設(shè)置，其地址依次為0xE000ED18、0xE000ED1C和0xE000ED20序號異常號異常名稱位域配置名稱寄存器14MemManage[7:0]PRI_4SHPR125BusFault[15:8]PRI_536UsageFault[23:16]PRI_647保留[31:24]PRI_758保留[7:0]PRI_8SHPR269保留[15:8]PRI_9710保留[23:16]PRI_10811SVCall[31:24]PRI_11912DebugMonitor[7:0]PRI_12SHPR31013保留[15:8]PRI_131114PendSV[23:16]PRI_141215SysTick[31:24]PRI_155.2GPIO外部輸入中斷根據(jù)寄存器AFIO_EXTICR1~4（見第4章表4-3），可從GPIO口中選擇16個管腳配置為16個外部中斷的輸入端，如圖5-2所示。注意：對于STM32F103RCT6芯片，只有PA、PB、PC和PD[2:0]有效，其余管腳無效。EXTI模塊共有19根線路，除了外部中斷EXTI0~EXTI15外，還有EXTI16、EXTI17和EXTI18，這三根線路分別與PVD輸出、RTC報警事件和USB喚配事件相連接。EXTI模塊有共6個寄存器，即中斷屏蔽寄存器EXTI_IMR、事件屏蔽寄存器EXTI_EMR、上升沿觸發(fā)選擇寄存器EXTI_RTSR、下降沿觸發(fā)選擇寄存器EXTI_FTSR、軟件觸發(fā)事件寄存器EXTI_SWIER和中斷請求寄存器EXTI_PR。EXTI模塊寄存器的基地址為0x40010400。5.3用戶按鍵中斷實例STM32F103RCT6微控制器的PA6和PA7依次借助網(wǎng)絡(luò)標號USER_BUT1和USER_BUT2與按鍵S18和S19相連接；PB1與網(wǎng)絡(luò)標號USER_BELL相連接，控制蜂鳴器B2的開啟與關(guān)閉。本節(jié)擬設(shè)計工程，實現(xiàn)如下功能：（1）S18按鍵作為外部中斷EXTI6輸入端，當按下S18按鍵時，點亮LED燈D11；（2）S19按鍵作為外部中斷EXTI7輸入端，當按下S19按鍵時，熄滅LED燈D11。同時，如果蜂鳴器原來是開啟的，則關(guān)閉蜂鳴器；否則，開啟蜂鳴器。5.3.1寄存器類型工程實例在工程PRJ01的基礎(chǔ)上，新建工程“PRJ03”，保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ03”下，此時的工程PRJ03與工程PRJ01完全相同?，F(xiàn)在，修改main.c和includes.h文件，并新建bsp.c、bsp.h、beep.c、beep.h、key.c、key.h、exti.c和exti.h文件（新建的文件均保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ03\BSP”下），然后，將bsp.c、beep.c、key.c和exti.c文件添加到“BSP”分組下，建設(shè)好的工程如圖所示。代碼：11代碼：12代碼：13工程PRJ03的工作流程工程PRJ03運行到主函數(shù)main后，執(zhí)行BSPInit函數(shù)初始化LED燈、按鍵、蜂鳴器和外部中斷等外設(shè)，然后進行無限循環(huán)體，執(zhí)行LED燈D9和D10的循環(huán)閃爍功能。工程PRJ03中有1個中斷服務(wù)函數(shù)，當按鍵S18被按下時，執(zhí)行EXTI9_5_IRQHandler中斷服務(wù)函數(shù)，點亮LED燈D11；當按鍵S19被按下時，也觸發(fā)執(zhí)行EXTI9_5_IRQHandler中斷服務(wù)函數(shù)，熄滅LED燈D11，同時，使蜂鳴器切換工作狀態(tài)5.3.2庫函數(shù)類型工程實例本小節(jié)討論的工程與第5.3.1節(jié)的工程PRJ03實現(xiàn)的功能完全相同，這里使用庫函數(shù)方式進行工程設(shè)計。在工程PRJ02的基礎(chǔ)上，新建工程“PRJ04”，保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ04”下，此時的工程PRJ04與工程PRJ02完全相同，需要做的修改為：（1）修改文件main.c和includes.h；（2）新建文件bsp.c、bsp.h、key.c、key.h、beep.c、beep.h、exti.c和exti.h，新建的文件均保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ04\BSP”下；（3）將bsp.c、key.c、beep.c和exti.c文件添加到工程管理器的“BSP”分組下；（4）將位于目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ04\STM32F10x_FWLib\src”下的庫文件stm32f10x_exti.c添加到工程管理器的“LIB”分組下。建設(shè)好的工程PRJ04如圖所示。代碼：16代碼：17代碼：185.4.1ZLG7289B工作原理嵌入式控制系統(tǒng)中最常用的部件是按鍵和七段數(shù)碼管，用作系統(tǒng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，ZLG7289B為專用于驅(qū)動按鍵和數(shù)碼管的芯片。一片ZLG7289B可同時驅(qū)動64個按鍵和8個七段數(shù)碼管（即64個LED燈）。STM32F103RCT6學(xué)習(xí)板上集成了一片ZLG7289B芯片，驅(qū)動了16個按鍵、8個LED燈和一個四合一七段數(shù)碼管，電路原理圖參考第3.8節(jié)。ZLG7289B芯片管腳布局如圖所示“數(shù)碼管段選信號”是指用于驅(qū)動七段數(shù)碼管中的某個段的控制信號，一般連接到數(shù)碼管的8個段控制管腳的某一腳上（8個段控制管腳為a、b、c、d、e、f、g和小數(shù)點dp）；“數(shù)碼管字選信號”也常被稱為“數(shù)碼管位選信號”，是指用于驅(qū)動多合一數(shù)碼管中單個數(shù)碼管的控制信號，一般連接到數(shù)碼管的公共有效端，由于ZLG7289B只能驅(qū)動共陰式數(shù)碼管，所以數(shù)碼管字選信號連接到單個數(shù)碼管的陰極公共端管腳號管腳名作用1RTCC電源，一般直接與VCC相連2VCC電源，2.7~6V3NC懸空4GND接地5NC懸空6CS片選信號，低電平有效，輸入7CLK串行數(shù)據(jù)位時鐘信號，下降沿有效，輸入8DIO串行數(shù)據(jù)輸入輸出口，雙向9INT按鍵中斷請求信號，下降沿有效，輸出10~17KR0~KR7鍵盤行信號0~7，同時也用作數(shù)碼管段選信號，依次為g、f、e、d、c、b、a和dp18~25KC0~KC7鍵盤列信號0~7，同時也用作數(shù)碼管字選信號0~726OSC2晶振輸出信號27OSC1晶振輸入信號28RST復(fù)位信號，低有效ZLG7289B訪問時序。（a）為STM32F103RCT6向ZLG7289B寫入單字節(jié)指令；（b）為STM32F103RCT6向ZLG7289B寫入單字節(jié)指令+單字節(jié)數(shù)據(jù)；（c）為STM32F103RCT6向ZLG7289B寫入單字節(jié)指令（0x15），然后讀出單字節(jié)按鍵值，這里第一個指令字節(jié)必須為0x15七段數(shù)碼管各個段的顯示位置序號指令字節(jié)數(shù)據(jù)字節(jié)含義10xA4無清除顯示內(nèi)容20xBF無使全部LED燈閃爍30xA0無數(shù)碼管顯示左移40xA1無數(shù)碼管顯示右移50xA2無數(shù)碼管顯示循環(huán)左移60xA3無數(shù)碼管顯示循環(huán)右移70x80+k(dp<<7)|(d3d2d1d0)k為數(shù)碼管位置號，取0~7（在圖3-12中僅有4個數(shù)碼管，即網(wǎng)標DIG0對應(yīng)著0，DIG1對應(yīng)著1，DIG2對應(yīng)著2，DIG3對應(yīng)3）；dp=0表示小數(shù)點熄滅，dp=1表示小數(shù)點點亮；d3d2d1d0四位為0000b~1001b對應(yīng)著顯示0~9，為1010b顯示“-”為1011b~1110b分別顯示E、H、L和P，為1111b無顯示80xC8+k(dp<<7)|(d3d2d1d0)k和dp的含義同上，d3d2d1d0為0000b~1111b時分別對應(yīng)著顯示0~9、A、B、C、D、E和F90x90+k(dp<<7)|(abcdefg)k和dp的含義同上，a、b、c、d、e、f、g對應(yīng)著數(shù)碼管的各段，為1時亮，為0時滅100x88d7d6d5d4d3d2d1d0di對應(yīng)著第i個數(shù)碼管，為0時閃爍，為1時不閃爍110x98d7d6d5d4d3d2d1d0di對應(yīng)著第i個數(shù)碼管，為1時正常顯示，為0時消隱120xE000d5d4d3d2d1d0將數(shù)碼管視為64個LED燈，d5d4d3d2d1d0表示6位地址，從000000b~111111b，表示64個LED燈的地址，每個數(shù)碼管內(nèi)，點亮順度為“g、f、e、d、c、b、a、dp”，地址000000b對應(yīng)著KR0和KC0相交的LED燈，000001b對應(yīng)著KR1和KC0相交的LED燈，依此類推130xC000d5d4d3d2d1d0第12條指令為段點亮指令，這里為段熄滅指令，數(shù)據(jù)字節(jié)的含義同上140x15讀出單字節(jié)數(shù)據(jù)讀出的單字節(jié)數(shù)據(jù)包含按鍵值，鍵碼從0~63（0x00~0x3F），無效值為0xFF，鍵碼0對應(yīng)著KC0與KR0相交的按鍵，鍵碼1對應(yīng)著KC0與KR1相交的按鍵，依此類推鍵名鍵碼鍵名鍵碼鍵名鍵碼鍵名鍵碼S162S558S954S1350S261S657S1053S1449S360S756S1152S1548S459S863S1251S1655ZLG7289B驅(qū)動的按鍵鍵碼5.4.2寄存器類型工程實例本節(jié)將創(chuàng)建工程PRJ05，其在工程PRJ03基礎(chǔ)上新添加的功能為：（1）四合一數(shù)碼管每個顯示管均周期性從0顯示至9，且顯示小數(shù)點和時間分隔符；（2）按下按鍵S1至S8中的Si（i=1,2,…,8）將點亮相應(yīng)的LED燈Di；（3）按下按鍵S9至S16中的Si（i=9,10,…,16）將熄滅相應(yīng)的LED燈Di-8。在工程PRJ03的基礎(chǔ)上，新建工程“PRJ05”，保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ05”下，此時的工程PRJ05與工程PRJ03完全相同?，F(xiàn)在，修改main.c、includes.h、bap.c文件，并新建zlg7289.c和zlg7289.h文件（新建的文件均保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ05\BSP”下），然后，將zlg7289.c文件添加到“BSP”分組下，建設(shè)好的工程如圖所示。5.4.2寄存器類型工程實例本節(jié)將創(chuàng)建工程PRJ05，其在工程PRJ03基礎(chǔ)上新添加的功能為：（1）四合一數(shù)碼管每個顯示管均周期性從0顯示至9，且顯示小數(shù)點和時間分隔符；（2）按下按鍵S1至S8中的Si（i=1,2,…,8）將點亮相應(yīng)的LED燈Di；（3）按下按鍵S9至S16中的Si（i=9,10,…,16）將熄滅相應(yīng)的LED燈Di-8。在工程PRJ03的基礎(chǔ)