STM32F103 外部中断控制LED灯

STM32F103C8T6 最小系统开发板使用 HAL 库通过 PC12 按键外部中断控制 PC13 LED

1. 项目概述

在本项目中，我们将使用 STM32F103C8T6 最小系统开发板，通过 HAL（Hardware Abstraction Layer）库 实现 PC12 按键外部中断控制 PC13 LED 的亮灭。

2. 硬件设计

1. 硬件需求

• STM32F103C8T6 最小系统开发板
• STLink-V2 下载器（用于烧录程序）
• 杜邦线
• LED（若开发板无板载 LED）
• 220Ω 电阻（若使用外部 LED）
• 按键（若开发板无板载按键）
• 10kΩ 上拉电阻（若使用外部按键）

2. 硬件连接

1. PC13 → LED 正极
2. LED 负极 → 220Ω 电阻 → GND
3. PC12 → 按键
4. 按键另一端 → GND
5. PC12 上拉 10kΩ 电阻 → VCC

3. 软件设计

1. STM32 HAL 库简介

HAL 库是 ST 官方提供的 硬件抽象库，封装了底层寄存器操作，使开发更加简单。

2. 工程创建步骤（基于 STM32CubeMX）

1. 打开 STM32CubeMX，创建新工程，选择 STM32F103C8T6。
2. 配置 PC13 作为 GPIO 输出模式
   • 找到 "PC13"，设置为 GPIO_Output。
3. 配置 PC12 作为外部中断模式
   • 找到 "PC12"，设置为 GPIO_EXTI12。
   • 触发方式选择 下降沿触发（Falling Edge）。
   • 在 NVIC（中断控制器）中，启用 EXTI 12 中断。
4. 配置时钟（默认 72MHz，无需修改）。
5. 生成代码，选择 IDE 为 STM32CubeIDE 或 Keil。

外部中断处理流程

EXTI基本概念

External（Extended）interrupt/event Controller，外部（扩展）中断事件控制

包含20个产生事件/中断请求的边沿检测器，共20条EXTI线（F1）

• 中断：要进入NVIC，有相应的中断服务函数，需要CPU处理；
• 事件：不进入NVIC，仅用于内部硬件自动控制，如：TIM，DMA，ADC

外部中断分组-7个外部中断函数

STM32 的 EXTI（外部中断）是这样分组的（以 STM32F1/F4 系列为例）：

EXTI 线	对应引脚	NVIC 中断向量
EXTI0	0	EXTI0_IRQn
EXTI1	1	EXTI1_IRQn
EXTI2	2	EXTI2_IRQn
EXTI3	3	EXTI3_IRQn
EXTI4	4	EXTI4_IRQn
EXTI5~9	5~9	EXTI9_5_IRQn
EXTI10~15	10~15	EXTI15_10_IRQn

STM32仅有 EXTI0-4、EXTI9_5、EXTI15_10, 7个外部中断函数

同组 GPIO 共享一条中断线

EXTI0~EXTI15 作为GPIO中断线使用，同组的GPIO共享一条中断线。

比如 EXTI0 组，PA0作为了中断源，则此时PB0~PG0不能作为中断源。

程序中 PC12 作为中断源，则对应的中断向量是 EXTI15_10_IRQn。

外部中断中断处理流程框图

外部中断/事件控制器框图

1. 边沿触发；
2. 软件出发；
3. 中断屏蔽/清楚；
4. 事件屏蔽

4. 代码实现

1. main.c 代码

#include "main.h"

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);

int main(void)
{
    HAL_Init();             //1. 初始化 HAL 库
    SystemClock_Config();   //2. 配置  系统时钟
    MX_GPIO_Init();         //3. 初始化 GPIO

    while (1)
    {
        // 主循环，无需轮询按键状态，响应由中断处理
    }
}

/**
  * @brief GPIO 初始化
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();             // 使能 GPIOC 时钟
    
    // 配置 PC13 为推挽输出
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);             // 初始化 PC13

    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);  // 默认关闭 LED
    
    // 配置 PC12 为外部中断输入
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;      // 外部中断模式，触发条件为：下降沿
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;               // 内部上拉电阻，使引脚默认为高电平.按键按下时，电平变低 → 触发中断
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);           // 初始化 PC12
    
    // 使能 EXTI 中断
    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 2, 0);       // 设置中断优先级：EXTI15_10_IRQn：对应 PC12~PC15 的外部中断向量；SetPriority(2,0)：主优先级 2，子优先级 0
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);               // 使能 EXTI 中断
}

/**
  * @brief 外部中断回调函数
  */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_12)  // 判断是否为 PC12 触发
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);  // 切换 LED 状态
    }
}

/**
  * @brief EXTI15_10 中断处理函数
  */
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12);
}

2. 代码解析

• HAL_GPIO_EXTI_Callback()：外部中断回调函数，当按键按下时触发 LED 亮灭。
• HAL_NVIC_SetPriority() 和 HAL_NVIC_EnableIRQ()：配置 PC12 外部中断的优先级和使能。
• HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12)：调用 HAL 库处理 PC12 中断。

5. 烧录与测试

1. 烧录步骤（使用 STLink-V2）

1. 连接 STLink-V2
   • STLink-V2 SWDIO → STM32 SWDIO
   • STLink-V2 SWCLK → STM32 SWCLK
   • STLink-V2 GND → STM32 GND
   • STLink-V2 3.3V → STM32 3.3V
2. 使用 STM32CubeProgrammer 或 Keil 进行烧录。
3. 烧录完成后，按下 RESET 运行程序。

6. 总结

本教程介绍了 STM32F103C8T6 最小系统开发板 通过 PC12 按键外部中断控制 PC13 LED 亮灭 的详细过程，包括 硬件设计、软件配置、代码编写、烧录步骤，适用于 STM32 HAL 库 开发。希望能帮助你快速入门 STM32 按键外部中断的开发！