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STM32

第一章：从 GPIO 到中断系统

本节总结

这一节从 STM32F103 最基础、也最容易反复用到的 GPIO 开始，一路串到外部中断系统。核心目标不是背标准库函数，而是建立一条稳定的外设初始化思路：先用 RCC 给外设开时钟，再用 GPIO_Init 配置引脚模式；如果要让外部信号触发 CPU 响应，就继续配置 AFIO、EXTI 和 NVIC，最后在固定名字的 IRQHandler 里处理事件并清除中断挂起标志。

和 51 单片机相比，STM32 进入主循环后的读输入、写输出、计数、判断逻辑并不陌生，真正增加的是外设使用前的配置链条。GPIO 输出对应 LED 闪烁和 LED 模块封装；GPIO 输入对应按键读取、上拉输入和软件消抖；外部中断则把 PB14 这样的输入引脚，经 AFIO 映射到 EXTI14，再交给 NVIC 管理优先级和 CPU 响应。

本章四份文档分别承担不同任务：整合补充稿负责系统讲清主线；补充讲述稿负责用上课口吻把概念讲顺；代码链与模块对应底稿负责整理模板和调用链；学习复盘与问答底稿负责课后自测。后面学习定时器、PWM、串口、ADC 时，RCC、GPIO 模式、NVIC 和 IRQHandler 这些思想会不断复用。

整合补充稿

STM32 第一组笔记：从 GPIO 到中断系统

> 本文参考本地 STM32F103 资料、江科大 STM32 标准库源码示例，以及 CSDN 汇总学习路线整理。目标不是背 API，而是把“为什么要开时钟、为什么要配置模式、为什么外部中断还要 AFIO 和 NVIC”讲清楚。

0. 这一组到底要学会什么

从 51 过渡到 STM32，最容易卡住的地方不是 C 语言，而是外设使用前的初始化链条。

51 里点灯经常像这样：

P2_0 = 0;

STM32 里不能一上来就写引脚，因为 GPIO 本身也是一个外设。使用外设之前，至少要解决三件事：

1. 这个外设有没有时钟？
2. 这个引脚工作在输入还是输出？推挽还是开漏？上拉还是下拉？
3. 如果要中断，信号从 GPIO 引脚如何一路送到 CPU？

本组主线：

GPIO 输出
  -> LED 闪烁 / LED 模块封装
GPIO 输入
  -> 按键读取 / 软件消抖
外部中断
  -> GPIO 输入引脚
  -> AFIO 选择 EXTI 线路来源
  -> EXTI 判断边沿并产生中断请求
  -> NVIC 管理中断优先级和开关
  -> IRQHandler 中断服务函数

1. STM32 和 51 的核心差异

你说“很多代码和 51 一样”，这个判断很对。进入 `while(1)` 之后，很多业务逻辑确实类似：

读一个输入
判断状态
改一个输出
计数
显示

真正不同的是外设初始化阶段。51 的外设比较少，很多端口上电后就能直接用；STM32 外设多、模式多、总线多，所以 ST 把大部分外设都做成“默认不工作，先开时钟再配置”。

可以粗略类比：

51：
  引脚更像默认可用的简单开关

STM32：
  引脚是挂在总线上的可配置外设
  不开时钟，寄存器配置通常不会生效

这就是为什么 STM32 第一行经常是：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

2. RCC：为什么要先开时钟

RCC 是 Reset and Clock Control，复位和时钟控制模块。STM32 为了省电，很多外设默认时钟关闭。GPIOA、GPIOB、AFIO 都挂在 APB2 总线上，所以使用它们时要开 APB2 外设时钟。

常见写法：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

含义：

RCC_APB2Periph_GPIOA
  打开 GPIOA 外设时钟

RCC_APB2Periph_GPIOB
  打开 GPIOB 外设时钟

RCC_APB2Periph_AFIO
  打开复用功能/外部中断映射相关外设时钟

一句话记忆：

凡是要配置某个外设，先找它挂在哪条总线，再打开对应 RCC 时钟。

3. GPIO 输出：点灯的完整链条

LED 闪烁示例的核心流程：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

while (1)
{
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
    Delay_ms(500);
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
    Delay_ms(500);
}

拆开看：

1. 开 GPIOA 时钟
2. 定义 GPIO 初始化结构体
3. 设置模式为推挽输出
4. 选择 PA0
5. 设置输出速度
6. 调 GPIO_Init 写入底层寄存器
7. 主循环里设置高低电平

这里的 `GPIO_InitTypeDef` 本质是把多个寄存器配置项打包成一个结构体，让库函数统一写寄存器。

4. 推挽输出和开漏输出

GPIO 输出最常见的是：

GPIO_Mode_Out_PP
  通用推挽输出

GPIO_Mode_Out_OD
  通用开漏输出

GPIO_Mode_AF_PP
  复用推挽输出

GPIO_Mode_AF_OD
  复用开漏输出

初学阶段先抓两个：

推挽输出：
  高电平能主动输出 1，低电平能主动输出 0
  适合普通 LED、蜂鸣器控制等

开漏输出：
  低电平能主动拉低，高电平依赖上拉电阻
  适合 I2C、多设备线与、需要电平转换的场景

LED 常用推挽输出，因为它需要明确输出高低电平。

5. GPIO_SetBits、ResetBits、WriteBit 的含义

标准库常用输出函数：

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);

含义：

SetBits
  把指定引脚输出高电平

ResetBits
  把指定引脚输出低电平

WriteBit
  根据第三个参数写高或写低

注意：很多开发板 LED 是低电平点亮。也就是：

GPIO_ResetBits -> LED 亮
GPIO_SetBits   -> LED 灭

这不是函数反了，而是 LED 接法决定的。

6. GPIO 输入：按键读取

按键示例使用 PB1 和 PB11，上拉输入：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

`GPIO_Mode_IPU` 是上拉输入。它的意思是：

按键未按下：
  引脚被内部上拉电阻拉到高电平，读到 1

按键按下：
  引脚接地，读到 0

所以按键判断常写：

if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
    // 按键按下
}

7. 软件消抖

机械按键按下和松开时，电平不会理想地从 1 直接跳到 0，而会抖动几毫秒。

常见消抖流程：

1. 发现按下
2. 延时 20ms
3. 等待松手
4. 再延时 20ms
5. 返回键码

示例逻辑：

if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
    Delay_ms(20);
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
    Delay_ms(20);
    KeyNum = 1;
}

这是一种阻塞式按键扫描。优点是简单，缺点是按键按住时程序会卡在 `while` 等待松手。

8. 从轮询到中断

按键扫描属于轮询：

CPU 一直主动问：
  按了吗？
  按了吗？
  按了吗？

外部中断则是：

外部信号变化
  -> 硬件自动通知 CPU
  -> CPU 暂停主程序
  -> 进入中断服务函数
  -> 处理完再回到主程序

这和 51 的外部中断思想一样，只是 STM32 中间多了 EXTI、AFIO、NVIC 几层配置。

9. EXTI 外部中断的完整链条

以 PB14 下降沿计数为例：

PB14 引脚电平变化
  -> AFIO 把 PB14 映射到 EXTI14
  -> EXTI14 检测下降沿
  -> EXTI 产生中断请求
  -> NVIC 接收 EXTI15_10_IRQn
  -> CPU 进入 EXTI15_10_IRQHandler
  -> 软件判断 EXTI_Line14
  -> CountSensor_Count++
  -> 清除中断挂起标志

关键代码：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

10. 为什么要 AFIO

EXTI 只有线路编号，没有天然绑定某个具体端口。

比如 EXTI14 可以来自：

PA14
PB14
PC14
...

但是同一时间 EXTI14 只能选择一个来源。所以必须用 AFIO 告诉芯片：

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);

含义：

把 EXTI14 这条外部中断线连接到 GPIOB 的 14 号引脚，也就是 PB14。

一句话记忆：

GPIO 负责电平输入，AFIO 负责把哪个端口的哪个脚接到哪条 EXTI 线。

11. EXTI 和 NVIC 的分工

EXTI 和 NVIC 很容易混在一起，分清它们很重要。

EXTI：
  关心外部中断线
  负责选择 Line
  负责上升沿/下降沿触发
  负责产生挂起标志

NVIC：
  关心 Cortex-M3 内核中断管理
  负责使能某个 IRQ 通道
  负责优先级
  负责决定 CPU 是否响应、谁先响应

可以类比：

EXTI 是门口的门铃线路。
NVIC 是保安调度中心，决定哪个门铃优先处理。

12. EXTI 线路和 IRQHandler 名字

STM32F103 的 EXTI 线路和中断通道不是一一独立到 16 个函数。

常见分组：

EXTI0      -> EXTI0_IRQHandler
EXTI1      -> EXTI1_IRQHandler
EXTI2      -> EXTI2_IRQHandler
EXTI3      -> EXTI3_IRQHandler
EXTI4      -> EXTI4_IRQHandler
EXTI5~9    -> EXTI9_5_IRQHandler
EXTI10~15  -> EXTI15_10_IRQHandler

PB14 属于 EXTI14，所以中断函数必须写：

void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    ...
}

函数名不能随便改，因为启动文件的中断向量表里已经写好了这些名字。

13. 中断服务函数里必须清标志

外部中断服务函数中常见写法：

void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)
    {
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
        {
            CountSensor_Count++;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
    }
}

最后一行非常关键：

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);

如果不清除挂起标志，CPU 会认为中断一直存在，可能反复进入中断服务函数，主程序像“卡死”一样无法正常运行。

14. 中断优先级：抢占优先级和响应优先级

NVIC 有两个优先级概念：

抢占优先级：
  决定一个中断能不能打断另一个正在执行的中断

响应优先级：
  当多个中断同时等待时，决定谁先被响应

先配置分组：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

然后配置具体中断：

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

初学时先记住：

工程里优先级分组通常只配置一次。
数字越小，优先级越高。

15. 本组最终理解

GPIO 到中断系统，本质是从“CPU 主动查”走到“硬件主动报”。

GPIO 输出：
  CPU 写 ODR/BSRR 等寄存器，让引脚输出高低电平

GPIO 输入：
  CPU 读 IDR 等寄存器，获得引脚当前电平

EXTI 中断：
  引脚电平变化被硬件捕获
  EXTI 产生中断请求
  NVIC 通知 CPU
  CPU 自动跳到中断服务函数

如果用一句话讲给别人听：

> STM32 的 GPIO 不难，难的是它比 51 多了一套严谨的外设管理流程：先用 RCC 给外设供时钟，再用 GPIO_Init 配模式；如果要外部中断，还要用 AFIO 把具体引脚接到 EXTI 线，再用 EXTI 配触发条件，最后用 NVIC 允许 CPU 响应这个中断。真正进入主循环之后，读输入、写输出、计数这些逻辑仍然和 51 很像。

补充讲述稿

STM32 第一组补充讲述稿：GPIO、EXTI、NVIC 怎么连起来

> 这份稿子按“上课讲给自己听”的口吻写。它适合复习时顺着念一遍，目标是把 API 背后的硬件链路讲顺。

0. 先建立总图

我们现在学的是 STM32F103 标准库。标准库不是魔法，它只是把寄存器配置包装成函数和结构体。

GPIO 到中断系统可以先画成：

RCC
  -> 给 GPIO/AFIO 等外设开时钟

GPIO
  -> 配置引脚输入/输出模式
  -> 读输入或写输出

AFIO
  -> 外部中断时，选择 EXTIx 来自哪个 GPIO 端口

EXTI
  -> 配置哪条外部中断线
  -> 配置上升沿/下降沿
  -> 产生中断挂起标志

NVIC
  -> 使能 CPU 侧中断通道
  -> 管理优先级

IRQHandler
  -> 真正写中断发生后要做什么

这条链路非常重要。很多 STM32 bug 都不是 C 语法错，而是链条漏了一环。

1. 为什么 51 可以直接写口，STM32 要先初始化

51 学习时，我们很容易形成一个印象：端口就是变量，写 0 写 1 就行。

STM32 的端口更复杂。一个引脚可以当普通 GPIO，也可以当串口 TX/RX、定时器通道、SPI、I2C、ADC 等。既然一个引脚能承担多种功能，芯片就必须让你先说明：

这个引脚现在要干什么？
是输入还是输出？
输出时是推挽还是开漏？
输入时要不要上拉/下拉？
速度是多少？
如果做中断，触发方式是什么？

所以 STM32 的初始化不是多余模板，而是在告诉硬件“这根引脚这次扮演什么角色”。

2. 点灯：最小 GPIO 输出模型

点灯这件事，本质是让一个 GPIO 引脚输出高低电平。

完整步骤：

1. 打开 GPIOA 时钟
2. 设置 PA0 为推挽输出
3. 调 GPIO_Init 写入配置
4. 用 SetBits/ResetBits 控制电平

为什么要推挽？因为普通 LED 控制希望引脚能主动输出高电平，也能主动输出低电平。

推挽输出可以想成引脚内部有两个“开关”：

输出 1：
  上管导通，把引脚接到 VCC

输出 0：
  下管导通，把引脚接到 GND

所以推挽输出驱动能力强，适合普通数字输出。

3. LED 低电平点亮为什么容易迷惑

江科大示例里常见：

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);  // LED1_ON
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);    // LED1_OFF

初看会觉得反了。其实是 LED 接法导致的。

很多板子是：

VCC -> 电阻 -> LED -> GPIO 引脚

当 GPIO 输出低电平时，电流从 VCC 流过 LED 到 GPIO，LED 亮。

当 GPIO 输出高电平时，LED 两端电压差很小，LED 灭。

所以要养成一个习惯：

函数写的是引脚电平，不一定等于外设的“开/关”。
外设开关逻辑由电路连接决定。

4. 按键：GPIO 输入和上拉输入

按键读取用的是 GPIO 输入。常见接法是一端接地，另一端接 GPIO。为了避免没按时引脚悬空，使用内部上拉：

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

这时状态是：

没按：
  内部上拉让引脚读到 1

按下：
  引脚被接到 GND，读到 0

所以代码判断按下时常写 `== 0`。

这和 51 里“按键按下读 0”的很多开发板接法很像。

5. 软件消抖为什么要等待松手

按键函数里常见：

Delay_ms(20);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
Delay_ms(20);

这段不是为了让程序慢，而是为了得到一个清晰的“一次按键事件”。

如果没有等待松手，主循环跑得很快，一次长按可能被识别成很多次按下。

这套写法的效果是：

按下以后只返回一次键码
松手后才允许下一次按键被识别

代价是阻塞。后面学定时器和中断后，可以做非阻塞按键扫描。

6. 为什么需要中断

轮询的思路是 CPU 一直主动检查：

while (1) {
    if (按键按下) {
        处理;
    }
}

中断的思路是硬件有事再叫 CPU：

主程序正常做自己的事
外部信号变化
CPU 自动跳到中断服务函数
处理完再回到主程序

在计数传感器、编码器、红外对射等场景里，中断比轮询可靠，因为脉冲可能很短，主循环不一定刚好读到。

7. 外部中断为什么要 GPIO + AFIO + EXTI + NVIC

这是今天最关键的地方。

51 里外部中断入口比较固定，比如 INT0、INT1。STM32 引脚多，中断线也更灵活。它要解决两个问题：

1. 哪个引脚作为中断输入？
2. 这个中断请求送到 CPU 后，CPU 是否响应、优先级如何？

所以分成几层：

GPIO：
  负责引脚电平输入

AFIO：
  负责把 PB14 这类具体引脚映射到 EXTI14

EXTI：
  负责检测 EXTI14 的边沿变化

NVIC：
  负责 Cortex-M3 内核是否接收这个中断

把 PB14 配成下降沿中断，就是：

PB14 输入
  -> AFIO 选择 PB14 接 EXTI14
  -> EXTI14 配成下降沿触发
  -> NVIC 使能 EXTI15_10_IRQn
  -> 写 EXTI15_10_IRQHandler

8. 为什么 PB14 的函数叫 EXTI15_10_IRQHandler

EXTI 线有 0~15，对应外部引脚编号。但 NVIC 的中断通道会把某些线合并。

EXTI0 单独一个 IRQ
EXTI1 单独一个 IRQ
EXTI2 单独一个 IRQ
EXTI3 单独一个 IRQ
EXTI4 单独一个 IRQ
EXTI5~9 共用 EXTI9_5_IRQn
EXTI10~15 共用 EXTI15_10_IRQn

PB14 属于 EXTI14，所以它进入 `EXTI15_10_IRQHandler`。

因为 10~15 共用一个中断函数，所以函数里要判断到底是哪条线触发：

if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)
{
    ...
}

9. 中断服务函数的两个规矩

第一，中断函数名不能乱写。

名字来自启动文件的中断向量表。CPU 不是按 C 函数调用规则找你随便起的名字，而是中断向量表里绑定了固定符号。

第二，中断处理完要清 pending bit。

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);

否则 EXTI 会一直认为“这条线还有中断没处理”，CPU 就会不断重新进入中断。

10. 今天这组怎么和后面连接

GPIO 和中断是后面所有外设的基础。

OLED：
  本质还是 GPIO 模拟通信或外设通信

定时器：
  会用到中断、优先级、IRQHandler

PWM：
  引脚要配置为复用推挽输出

串口：
  TX/RX 是 GPIO 复用功能，也会用 NVIC 接收中断

ADC/DMA：
  仍然需要 RCC、GPIO 模式、外设初始化

所以你现在觉得“STM32 主要麻烦在时钟、模式、使能”，这个感觉非常准。只要把初始化链条练熟，后面的外设就会像拼积木。

代码链与模块对应底稿

STM32 GPIO 到中断系统：代码链与模块对应底稿

> 本文专门整理代码链、模块职责和模板。正式复习时先看整合稿，写代码前看这一份。

1. 本地参考源码

本组主要参考：

程序源码/程序源码/STM32Project-有注释版/3-1 LED闪烁
程序源码/程序源码/STM32Project-有注释版/3-4 按键控制LED
程序源码/程序源码/STM32Project-有注释版/5-1 对射式红外传感器计次

对应模块：

| 示例 | 主要文件 | 学习目标 | |---|---|---| | 3-1 LED闪烁 | User/main.c | GPIO 输出最小模板 | | 3-4 按键控制LED | Hardware/LED.c, Hardware/Key.c | GPIO 模块封装、输入读取、消抖 | | 5-1 对射式红外传感器计次 | Hardware/CountSensor.c | EXTI、AFIO、NVIC、中断函数 |

2. GPIO 输出最小代码链

main
  -> RCC_APB2PeriphClockCmd(GPIOA)
  -> GPIO_InitTypeDef 填参数
  -> GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure)
  -> while(1)
  -> GPIO_ResetBits / GPIO_SetBits

模板：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);

对应寄存器思想：

RCC_APB2PeriphClockCmd
  -> 打开 GPIOA 外设时钟

GPIO_Init
  -> 配置 CRL/CRH 中的 MODE 和 CNF 位

GPIO_SetBits / ResetBits
  -> 写 BSRR/BRR 或相关输出控制寄存器

3. LED 模块封装代码链

main
  -> LED_Init()
  -> LED1_ON()
  -> LED1_OFF()
  -> LED1_Turn()

`LED_Init`：

void LED_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);
}

模块化意义：

main.c 不直接关心 LED 接在哪个引脚
main.c 只调用 LED1_ON / LED1_OFF / LED1_Turn
硬件细节收进 LED.c

这和后面写 `Key.c`、`OLED.c`、`CountSensor.c` 是同一套路。

4. GPIO 输入代码链

main
  -> Key_Init()
  -> while(1)
  -> Key_GetNum()
  -> 根据键码控制 LED

`Key_Init`：

void Key_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

`Key_GetNum` 核心：

if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
    Delay_ms(20);
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
    Delay_ms(20);
    KeyNum = 1;
}

输入模式对应：

GPIO_Mode_IPU
  上拉输入，默认读 1，按下接地读 0

GPIO_Mode_IPD
  下拉输入，默认读 0，按下接高电平读 1

GPIO_Mode_IN_FLOATING
  浮空输入，外部必须给稳定电平

GPIO_Mode_AIN
  模拟输入，ADC 常用

5. 外部中断初始化代码链

CountSensor_Init
  -> 开 GPIOB 时钟
  -> 开 AFIO 时钟
  -> PB14 配为上拉输入
  -> GPIO_EXTILineConfig(GPIOB, Pin14)
  -> EXTI_Line14 配置下降沿中断
  -> NVIC_PriorityGroupConfig
  -> NVIC 使能 EXTI15_10_IRQn

完整模板：

void CountSensor_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);

    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

6. 中断服务函数代码链

外部下降沿
  -> EXTI14 pending = 1
  -> NVIC 响应 EXTI15_10_IRQn
  -> CPU 查向量表
  -> EXTI15_10_IRQHandler
  -> 判断 EXTI_Line14
  -> Count++
  -> 清除 pending

模板：

void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)
    {
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
        {
            CountSensor_Count++;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
    }
}

注意：

1. 函数名必须和启动文件里的中断向量表一致
2. 共用 IRQHandler 时必须判断是哪条 EXTI Line
3. 处理结束必须清除 pending bit
4. 中断函数里尽量短，不要长延时，不要写阻塞逻辑

7. EXTI 线路与 IRQ 通道速查

| EXTI 线 | NVIC IRQChannel | 中断函数 | |---|---|---| | EXTI0 | EXTI0_IRQn | EXTI0_IRQHandler | | EXTI1 | EXTI1_IRQn | EXTI1_IRQHandler | | EXTI2 | EXTI2_IRQn | EXTI2_IRQHandler | | EXTI3 | EXTI3_IRQn | EXTI3_IRQHandler | | EXTI4 | EXTI4_IRQn | EXTI4_IRQHandler | | EXTI5~9 | EXTI9_5_IRQn | EXTI9_5_IRQHandler | | EXTI10~15 | EXTI15_10_IRQn | EXTI15_10_IRQHandler |

8. 最容易漏的配置

GPIO 输出没反应：
  可能没开 GPIO 时钟
  可能端口/引脚写错
  可能 LED 是低电平点亮

GPIO 输入乱跳：
  可能浮空输入没有稳定电平
  按键需要上拉/下拉
  机械按键需要消抖

外部中断不进：
  可能没开 AFIO 时钟
  可能 GPIO_EXTILineConfig 端口/引脚不匹配
  可能 EXTI_Line 写错
  可能 NVIC_IRQChannel 写错
  可能 IRQHandler 函数名写错
  可能触发边沿和实际电路相反

中断一直进：
  可能忘记 EXTI_ClearITPendingBit
  可能信号本身抖动严重

9. 本组背诵模板

GPIO 输出模板：

开时钟
填 GPIO_InitTypeDef
GPIO_Init
SetBits/ResetBits

GPIO 输入模板：

开时钟
填 GPIO_InitTypeDef 为 IPU/IPD/FLOATING
GPIO_Init
ReadInputDataBit

EXTI 外部中断模板：

开 GPIO 时钟
开 AFIO 时钟
GPIO 配输入
AFIO 选 EXTI 来源
EXTI 配 Line/Mode/Trigger
NVIC 配分组和通道
写 IRQHandler
判断 Line
处理事件
清 pending

学习复盘与问答底稿

STM32 第一组学习复盘与问答底稿

> 这份用于课后自测。先不要看答案，自己试着说出来；说不顺的地方，再回整合稿补。

1. 本组一句话总结

STM32 的 GPIO 和 51 的端口控制在业务逻辑上很像，但 STM32 外设更复杂，所以使用前必须先开时钟、配置模式；外部中断则需要 GPIO、AFIO、EXTI、NVIC 和 IRQHandler 多层配合。

2. 我现在应该掌握的链路

GPIO 输出：
  RCC -> GPIO_Init -> SetBits/ResetBits

GPIO 输入：
  RCC -> GPIO_Init -> ReadInputDataBit -> 消抖

外部中断：
  RCC(GPIO/AFIO)
  -> GPIO 输入
  -> AFIO 映射 EXTI 线
  -> EXTI 配触发边沿
  -> NVIC 使能 IRQ 通道
  -> IRQHandler
  -> 清除 pending bit

3. 自测问题

Q1：为什么 STM32 使用 GPIO 前要先开 RCC 时钟？

因为 GPIO 是挂在总线上的外设。为了省电，外设默认可能没有时钟；没有时钟时，外设寄存器无法正常工作，配置和读写就可能无效。

Q2：`GPIO_Mode_Out_PP` 是什么？

通用推挽输出。引脚可以主动输出高电平，也可以主动输出低电平，适合 LED、蜂鸣器等普通数字输出。

Q3：为什么 `GPIO_ResetBits` 可能表示 LED 亮？

因为很多开发板 LED 是低电平点亮。`GPIO_ResetBits` 只是把引脚输出低电平，LED 是否亮取决于电路接法。

Q4：按键为什么常用 `GPIO_Mode_IPU`？

如果按键一端接地，使用上拉输入可以让未按下时读到 1，按下时接地读到 0，避免引脚悬空。

Q5：软件消抖为什么要延时 20ms？

机械按键按下/松开时会有短时间电平抖动。延时可以跳过不稳定阶段，让程序只识别稳定的按下和松手。

Q6：轮询和中断有什么区别？

轮询是 CPU 主动不断检查输入；中断是外部事件发生后硬件主动通知 CPU。中断更适合短脉冲、计数、需要及时响应的场景。

Q7：外部中断为什么要开 AFIO 时钟？

因为 AFIO 负责把具体 GPIO 端口引脚映射到 EXTI 线路。例如 PB14 要作为 EXTI14 输入，就要通过 AFIO 配置。

Q8：`GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14)` 的含义是什么？

把 EXTI14 这条外部中断线的输入来源选择为 GPIOB 的 14 号引脚，也就是 PB14。

Q9：EXTI 和 NVIC 的区别是什么？

EXTI 管外部中断线和触发条件，比如哪条 Line、上升沿还是下降沿。NVIC 管 CPU 内核侧中断响应，比如是否使能某个 IRQ、优先级是多少。

Q10：PB14 为什么使用 `EXTI15_10_IRQHandler`？

因为 EXTI10 到 EXTI15 共用一个 NVIC 中断通道和中断服务函数，PB14 对应 EXTI14，所以进入 `EXTI15_10_IRQHandler`。

Q11：中断函数里为什么要判断 `EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14)`？

因为 `EXTI15_10_IRQHandler` 可能由 EXTI10~15 任意一条线触发。需要判断是不是 EXTI14 触发的，再执行对应处理。

Q12：为什么中断服务函数最后必须清除 pending bit？

如果不清除，EXTI 会一直认为中断未处理，CPU 可能反复进入同一个中断服务函数，导致主程序无法正常运行。

Q13：抢占优先级和响应优先级区别是什么？

抢占优先级决定一个中断能不能打断另一个正在执行的中断；响应优先级决定多个同级等待中断谁先执行。

Q14：中断函数里为什么不建议写长延时？

中断执行期间会影响主程序和其他中断响应。中断函数应该短小，只做必要记录或置标志，复杂逻辑放到主循环处理。

4. 典型错误复盘

错误 1：LED 不亮

检查：

GPIO 时钟是否打开
GPIO 端口是否正确
引脚是否正确
模式是否是输出
LED 是高电平亮还是低电平亮

错误 2：按键一直乱跳

检查：

是否使用上拉/下拉
电路是否悬空
是否做消抖
读取逻辑是否与电路按下电平一致

错误 3：外部中断不进入

检查：

GPIO 时钟是否开
AFIO 时钟是否开
GPIO_EXTILineConfig 端口和 PinSource 是否匹配
EXTI_Line 是否匹配
EXTI_Trigger 是否和实际边沿一致
NVIC_IRQChannel 是否正确
IRQHandler 函数名是否正确

错误 4：中断进入后程序卡死

检查：

是否清除 EXTI pending bit
中断输入是否抖动严重
中断函数里是否写了长延时或阻塞 while

5. 我能讲给别人听的版本

STM32 点灯不是直接写端口，而是先打开 GPIO 所在总线的时钟，再配置引脚模式，最后写输出寄存器。按键输入也是一样，先配置输入模式，再读取输入电平。外部中断比普通输入多了几层：GPIO 只负责引脚电平，AFIO 负责把某个端口引脚映射到 EXTI 线，EXTI 负责检测边沿并产生中断请求，NVIC 负责让 Cortex-M3 内核响应这个中断，最后 CPU 根据中断向量表进入固定名字的 IRQHandler。中断处理完后必须清除挂起标志，否则会一直重复进入中断。

6. 下一轮学习预告

这一组之后，最自然的下一步是定时器：

定时器定时中断
  -> 再次用到 NVIC 和 IRQHandler

PWM
  -> GPIO 复用推挽输出
  -> 定时器输出比较

输入捕获 / 编码器接口
  -> GPIO 输入
  -> 定时器硬件计数

所以本组的 GPIO、EXTI、NVIC 是后面定时器、PWM、串口、ADC 的地基。