STM32 HAL库编程（2）—— 外部中断、ADC

学习外部中断和ADC，使用战舰mini开发板

前言

外部中断：指的是某一个引脚从低电平变高电平，或高电平变低电平而产生的中断，区别于定时器内部中断。这个常用于按键读取，按键按下去之后，比如从高电平变成低电平，自动就跳到了中断函数。如果没有中断函数，就需要一直在while中读取按键的高低电平，这种轮询方式效率太低。
ADC：模数转换，将模拟信号转换位数字信号。STM32可以读取的模拟电压位0-3.3V，12位精度（即模拟信号的0-3.3 转换为数字信号的0-4095）。

一、新建工程

1. 查看手册，看芯片型号和LED、按键引脚

在这里插入图片描述

2. 使用CUBEMX新建工程

依照步骤：选择CPU、选择debug方式、配置时钟、配置LED引脚、最后工作来进行。并且在生成的代码上测试LED闪烁代码，观察是否正常运行。

二、配置按键引脚为外部中断

1. 配置引脚为外部中断

根据上方的原理图，设置三个按键为外部中断方式，外部中断的英文名为EXTI。在配置中断时，会发现EXTI后有一个中断号，这是与引脚号对应的，例如PA0就是EXTI0，PC5就是EXTI5，有中断号才能判断是哪一个引脚产生的中断。
实际上，PA0，PB0，PC0等都是共用中断EXTI0的，其他EXTI1、EXTI2等也都是这样。这样做的目的是减少外部中断数量，单片机速度本来就不高，太多的中断会降低运行效率。
那如果PA0、PB0都用到了中断EXTI0，如何判断出中断是由哪一个引脚产生的呢？一个办法就是在产生中断后，在中断函数中读取PA0和PB0的引脚高低电平，从而判断出哪一个引脚发生了中断。
产生了中断，代码会自动跳到中断函数中，需要运行的代码就放在中断函数中，比如转变LED灯的亮灭。在以前的库函数中，中断0-4由单独的中断函数，中断5-9共用一个中断函数，中断10-15也共用一个中断函数，但HAL库中，所有的外部中断共用一个中断函数。进入中断函数后，首先需要通过**中断句柄（中断号）**判断是哪一个中断。

2. 配置中断方式

中断方式：上升沿中断和下降沿中断，最常用的两种中断方式。上升沿中断就是当引脚从低电平变成高电平时，会产生一个中断，下降沿中断反之。比如一个按键，没按的时候时低电平，按下去的时候是高电平，那我就配置这个引脚的中断方式为上升沿中断。
引脚上拉下拉：一个引脚默认既不是高电平也不是低电平，这样就可能导致中断异常。为稳定中断，我们需要通过上拉或下拉的方式，让引脚在平时的状态下，保持高电平或低电平。原理图中按键都没有设置外部上拉或者下拉，我们需要配置KEY0和KEY1为上拉，WK_UP为下拉。
三个按键的中断配置为：PA0：标签WK_UP，上升沿中断，引脚下拉；PC5：标签KEY0，下降沿中断，引脚上拉；PA15：标签KEY1，下降沿中断，引脚上拉。

在这里插入图片描述
配置完成后的图如下图：可以顺带设置LED的标签为LED0和LED1

3. 配置中断优先级

在这里插入图片描述

三、代码介绍

在这里插入图片描述

右击上方的中断提交函数，点击查看该函数的定义：

四、编写代码

1. 中断回调函数

代码为不同引脚让LED灯发生变化，代码如下。只需要将中断回调函数复制到放在合适的位置，每次中断就会自动调用这个函数。
在这里插入图片描述

2. 烧录测试

五、代码优化

问题：对于按键而言，会有按键抖动，即在按下去的时候，会产生多个上升沿和下降沿，导致多次产生中断。
解决：一个是通过添加滤波电容的方式，硬件方式消去按键的抖动信号；另一个办法是添加延时并判断，软件方式消去抖动。由于电路已经设计，这里使用软件方式。
在这里插入图片描述

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    
    
	if(GPIO_Pin == WK_UP_Pin)		// 按键WK_UP中断
	{
    
    
		HAL_Delay(20);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port, WK_UP_Pin) == 1)
		{
    
    
			HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);		// 更改LED0亮灭
		}
	}
	else if(GPIO_Pin == KEY0_Pin)		// KEY0中断
	{
    
    
		HAL_Delay(20);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == 0)
		{
    
    
			HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);		// 更改LED1亮灭
		}
	}
	else if(GPIO_Pin == KEY1_Pin)		// KEY1中断
	{
    
    
		HAL_Delay(20);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == 0)
		{
    
    
			HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);		// 更改LED0亮灭
			HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);		// 更改LED1亮灭
		}
	}
	
}

六、串口配置

1. 串口介绍

串口是单片机中很常见的一种通信方式，可以与电脑通信、与传感器通信、与其他单片机通信等。
异步串口(UART)是用的最多的一种串口，仅包含TX和RX两条通信线。

2. 串口配置

可以看到，对于这个stm32而言，有很多个串口。这里我们选择串口1，并配置为异步串口，波特率为115200。
对于一个串口，它可以映射到不同的引脚上，除了这里使用的PA9和PA10，串口1还可以使用PB6和PB7，

3. 串口代码介绍

在这里插入图片描述

4. 编写串口代码1——发送数据

发送数据使用以下函数进行：
在这里插入图片描述
在main中编写以下代码，每隔1s发送hello给电脑：

uint8_t buff[10] = {
    
    "hello\r\n"};

	HAL_UART_Transmit(&huart1, buff, 10, 1000);
	HAL_Delay(1000);

连接USB到电脑，发开串口助手，注意选择对应的波特率115200。

5. 使用printf发送数据

在C语言学习中，printf可以很方便的输出内容，例如printf(“a is %d”, a)可以输出a的值。为使用printf，需要在代码中添加stdio.h库和重定向函数，如下图。
在这里插入图片描述

#include "stdio.h"

// 重定向函数，可以使用printf
int fputc(int ch,FILE *f)
{
    
    
    uint8_t temp[1]={
    
    ch};
    HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2);       
}

在while中测试printf，输出一些内容测试一下。