解析CKS32F107xx系列MCU的中断和事件

时间： 2024-06-18 来源：中科芯MCU公众号

技术问答

本章节首先将以MCU开发人员常接触到的“中断”、“事件”和“中断事件”三个名词的概念展开，然后去阐述彼此的主要区别，最后借助MCU的GPIO外部中断/事件控制器（EXTI）的传输路径来加深对上述概念的理解。

概念简介

中断

为了具化下述概念，特引用MCU运行过程中外设模块的触发和反馈来解释说明。

MCU执行程序时，由于发生了某种特定的事件(外部或内部)，引起MCU暂时中断正在运行的程序，转去执行与该事件相关的中断服务程序，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称之为中断或中断响应。

事件

事件是指CKS32F107xx系统中发生的一些特定的状态变化，譬如：外部输入电平变化、定时器溢出、FIFO非空、串口接收/发送数据、AD转换完成、外设使能、初始化等。而事件与中断事件是包含关系，即事件可分为中断事件或非中断事件。比如AD转换并不会导致中断发生，因而归类为非中断事件，但AD转换结束就是一个中断事件。

中断事件

中断事件，顾名思义是指能导致中断发生的事件。值得注意的是中断事件最终是否导致后续中断的正常触发，还需要确保是否开启了该中断事件的中断使能。

中断与事件的主要区别

（1）中断与中断事件属于前后关联的因果关系，二者在时序和行为上不一样，即中断事件是中断的触发源；

（2）事件与中断事件为包含关系；

（3）中断有可能被更高优先级的中断屏蔽，但事件不会；

（4）中断一定要有中断服务函数，但是事件没有；

（5）中断一定要MCU的介入，但事件执行操作，可以不需要MCU干预；

（6）中断是软件级的操作，而事件是硬件级。

外部中断/事件控制器（EXTI）

对于互联型产品CKS32F107xx系列的EXTI，它支持20个软件的事件/中断请求，且每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽，每个中断线都有专用的状态位。下图为GPIO的EXTI的框图，同时也是外部中断线或外部事件线的示意图。

图1 中断/事件线示意图

从上文可知晓，一个能够触发中断的事件在触发配置时就出现两种可能，即允许产生中断或禁止产生中断，这随之引出事件模式和中断模式两个概念。从上图不难看出，每根信号线上划有一条斜线，并标注数字20，表明这样的线路共有20条，图中的蓝色虚线箭头，标出了中断模式下的传输路径，而图中的绿色箭头则标识了事件模式下的传输路径，下文一一说明。

1）中断模式下的传输路径（①-②-③-④-⑤）

①输入线：EXTI控制器具有20个中断/事件输入线，这些输入线可以连接到任意一个GPIO或一些外设的事件，当这些输入线上的信号发生电平变化时，EXTI控制器会检测到并触发中断或事件。

②边沿检测电路：EXTI控制器允许用户选择触发方式，可通过设置上升沿、下降沿触发选择寄存器中相应的位来控制信号的触发。

③或门电路：一端输入信号线由边沿检测电路提供，另一端由软件中断事件寄存器（可以使用软件来启动中断/事件线）提供，此处软件可以优先于外部信号请求一个中断或事件，即当软件中断事件寄存器的对应位为”1”时，不管外部信号如何，则输出有效信号1，并且输出的信号会被保存到请求挂起寄存器内，当电路输出为1就会把请求挂起寄存器对应位置1。

④与门电路：一端由或门电路的输出提供，另一端由中断屏蔽寄存器提供，只有当两者都为有效信号1，才会输出有效信号1，即向NVIC中断控制器发出一个中断请求。

⑤将请求挂起寄存器的内容输入到NVIC中，从而实现对中断事件的控制。

2）事件模式下的传输路径（①-②-③-⑥-⑦-⑧）

⑥与门电路：此处与门电路与标号④与门电路类似，用于引入事件屏蔽寄存器的控制，只有两个均输入有效电平1时，才会输出有效信号1。

⑦脉冲发生器：当标号⑥与门电路输出有效信号1时，脉冲发生器会输出一个脉冲信号。

⑧脉冲信号：由脉冲发生器产生，通常用于触发定时器、ADC等。

综上所述，从外部激励源来看，无论中断模式还是事件模式的传输路径在标识①~③是一致的，主要区别是中断需要MCU介入，且同时需要有中断处理函数的参与才会形成中断后的结果，但事件是通过脉冲发生器发出的脉冲信号，进而由硬件自行完成该事件并产生响应的结果。所以，从节省MCU开销，提高系统运行效率来看，事件模式不失为一种提高MCU处理能力的快速响应机制。

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