一、实验目的
- 掌握STM32中断程序设计流程。
- 熟悉STM32固件库的基本使用。
- 掌握STM32定时器设计流程。
- 熟悉STM32定时器中断设计流程。
二、实验设备
硬件： PC机 一台
STM32开发板 一套
软件： MDK V5 一套
三、实验原理
1、STM32外部中断：
STM32有20个外部中断源，如下：
16个GPIO输入中断；
PVD输出；
RTC闹钟事件；
USB唤醒事件；
以太网唤醒事件(只适用于互联型产品)。
GPIO输入中断虽然有16个输入通道，但是只占用了7个中断向量。EXTI0~EXTI4各占用一个中断向量，EXTI5~9共用一个，EXTI10~15共用一个。所以在编程的时候EXTI5~9将共用一个中断函数，EXTI10~15共用一个中断函数。
这16个外部中断和GPIO的映射图如下。
由上图可以看出，这16个中断的输入引脚是可以由用户自己重新定义的。当然是有限制的，例如：EXTI0通道，只能选择PA0，PB0，PC0，PD0，PE0，PF0，PG0这7个引脚中的一个；而EXTI1只能选择名称为Px1的7个引脚中的一个(x可取A~G中的一个)；依次类推，EXTI2只能选择Px2引脚；……。具体选择那个引脚，可由寄存器AFIO_EXTICRx(x可取1~4)的相应位设置。
2、相关内部寄存器
上图是外部中断/事件控制器的框图。该框图涉及6个寄存器，分别是：
下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)；
上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)；
软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)；
挂起寄存器(EXTI_PR)；
中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)；
事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)。
3、NVIC---嵌套向量中断控制器
STM32最多只有68个中断通道，所以没有使用上述的全部寄存器。对各个中断的优先级设置就是通过写这些寄存器组完成的。STM32的中断优先级寄存器只用了8位宽度的高4位，而这4位的意义则由寄存器AIRCR的[10：8]这3个位的设置决定。
4、STM32外部中断流程
1）初始化IO口为输入。
2）开启IO口复用时钟，设置IO口与中断线的映射关系。
3）初始化线上中断，设置触发条件等。
4）配置中断分组（NVIC），并使能中断。
5）编写中断服务函数。
5.1、STM32通用定时器概述：
STM32的通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。
STM32有4个通用定时器(TIM2、TIM3、TIM4、TIM5)，它们适用于多种场合，除了基本的定时，它主要用在测量输入脉冲的频率、脉冲宽与输出PWM脉冲的场合，还具有编码器的接口。每个定时器都是完全独立的，没有互相共享任何资源。它们可以一起同步操作。
5.2、时基单元：
这个部分与普通单片机的定时器相似，由3个小单元组成，分别是：
计数器(CNT) ；
预分频器(PSC)
自动装载寄存器 (ARR)。
三者的关系是如下图：
计数器可以向上计数、向下计数或者向上向下双向计数，计数器时钟由预分频器分频输出提供。
预分频器是基于一个16位寄存器(TIMx_PSC)控制的16位计数器。它可以将计数器的时钟频率按1到65536之间的任意值分频(分频值为TIMx_PSC寄存器的值+1)。
则定时器的工作频率计算公式为CK_CNT=定时器时钟/ (TIMx_PSC +1)
由此我们可得到STM32单片机1个时钟周期为： T=1/ CK_CNT
例如 普通定时器模块的时钟为72MHz,分频比位7199，那么我们想要得到一个1秒钟的定时，定时计数器的值需要设定为
TIMx_ARR = 10 000
因为72 000 000 / 7200 = 10KHz // 7199=7200-1
时钟周期T=1/10KHz=100us
100us × 10 000 = 1S
结论 ：分频比7199 定时计数器的值 10 000
5.3、工作模式：
通用定时器的计数器功能的3种工作模式：
向上计数模式；
向下计数模式；
中央对齐模式(向上/向下计数)。
在向上计数模式中，计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR计数器的内容)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
在向下模式中，计数器从自动装入的值(TIMx_ARR计数器的值)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始并且产生一个计数器向下溢出事件。
在中央对齐模式，计数器从0开始计数到自动加载的值(TIMx_ARR寄存器)−1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器下溢事件；然后再从0开始重新计数。中央对齐模式又可分为3种不同模式，由控制寄存器 1(TIMx_CR1)的CMS[1:0]设置选择。
5.4、 时钟选择：
在时基单元之前，需要选择定时器的时钟源，以提供CK_PSC信号。由通用定时器框图可知道，每个通用定时器的时钟有多种选择：
内部时钟(CK_INT)
外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)
外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)
内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。
具体如何选择，可参考《STM32数据手册》第14章的时钟选择和从模式控制寄存器(TIMx_SMCR)的描述相关内容。
使用内部时钟(CN_INT)作为通用定时器的时钟输入，是通用定时器最简单的应用，涉及的寄存器操作也最少。
5.5、以下通过例程来说明定时器中断步骤：
使用定时器产生中断，然后在中断服务函数里面翻转LED1上的电压信号，来指示定时器中断的产生。以通用定时器TIM3为实例，来说明要经过哪些步骤，
1）TIM3时钟使能。
通过APB1ENR的第1位来设置TIM3的时钟，因为Stm32_Clock_Init函数里面把APB1的分频设置为2，TIM3时钟就是APB1时钟的2倍，等于系统时钟。
2）设置TIM3_ARR和TIM3_PSC的值。
通过这两个寄存器，来设置自动重装的值，以及分频系数。这两个参数加上时钟频率就决定了定时器的溢出时间。
3）设置TIM3_DIER允许更新中断。
要使用TIM3的更新中断，所以设置DIER的UIE位，并使能触发中断。
4）允许TIM3工作。
配置好定时器后，需要开启定时器。通过TIM3_CR1的CEN位来设置。
5）TIM3中断分组设置。
定时器配置完，因为要产生中断，要设置NVIC相关寄存器，以使能TIM3中断。
6）编写中断服务函数。
通过该函数来处理定时器产生的相关中断。在中断产生后，通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型。然后执行相关的操作，可使用更新（溢出）中断，所以在状态寄存器SR的最低位。在处理完中断之后应该向TIM3_SR的最低位写0，来清除该中断标志。
通过以上几个步骤，使用通用定时器的的更新中断，来控制外部LED的翻转
四、实验内容
电路原理图
- 结合按键中断和定时器编程实现以下内容：（定时器可采用多个）
主程序状态如下：实现LED1、LED2、LED3正向流水灯功能（即依次顺序点亮，从上到下），LED间隔时间0.2S。（必须采用定时器中断完成）
‚ 若键盘K2按下，控制LED1以1S为间隔，闪烁3次后退出中断。（结合外部中断+定时器中断完成）
ƒ 若键盘K3按下，控制LED2以2S为间隔，闪烁3次后退出中断。（结合外部中断+定时器中断完成）
„ 若有同时按下2个按键情况，按照K3 K2 优先级别从高到低执行。
- 编程利用PWM实现LED1呼吸灯功能：LED1逐步增亮，然后逐步变暗，如此循环。
提交实验报告内容要求：
- 实验目的。
（1）、掌握STM32定时器设计流程。
（2）、熟悉STM32定时器中断设计流程。
2．实验内容。题1-2编程。
（一）按键和LED初始化
（二）基本定时器6的初始化
（三）基本定时器6的中断函数 （定时1S）
（四）基本定时器7的初始化
（五）基本定时器7的中断函数 (定2S)
（六）外部中断初始化
（七）外部中断函数
主函数，其中实现LED1、LED2、LED3正向流水灯功能（即依次顺序点亮，从上到下），LED间隔时间0.2S。
3．实验总结。
在本实验中了解了STM32中断程序的设计流程，让我熟悉了外部中断的具体应用，实现了定时器的应用，也能灵活使用状态码这个编程小技巧。让我所学的知识得到了实践，提高了动手能力。也让我明白了自己的不足，今后仍会继续加强自身的学习。
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