5 关于4.0.2版本中STM32的PIN设备外部中断的相关问题

发布于 2021-01-26 17:37:04 浏览：2770 订阅该版

有一段时间没有接触RT-Thread了， rtt网站做得更漂亮了，RT-Thread Studio也非常好用，文档资源也更丰富清晰简洁了（ps:也许是我变强了，幸好发量还可以）。

最近的工作中，要做一个STM32的控制设备，所以，又把rtt捡起来再认真学习一遍。
今天遇到一个跟PIN设备STM32的drv_gpio.c底仓代码相关问题，于是水上一帖。
PIN设备确实好用，减少了来回查看寄存器的麻烦。

问题描述

我使用PIN设备，开启了几个IO口的外部中断作为按键检测，由于STM32只支持边沿跳变中断，那么为了消抖，我就在中断触发后，中断处理程序中，先关闭中断，然后再使用信号量，唤醒消抖线程，进行IO的轮询操作。
我的按键是下降沿触发的，所以，在初始化的时候，把IO口初始化为上拉输入模式。
中断触发都很正常。
可是在IO轮询的过程中，发现大概率会出现IO口不为高电平的状况，实际测量电压发现，电压都是一个中间电平零点几伏左右，推测是进入了浮空输入状态。
经过一番折腾，确认，问题确定出在PIN设备的中断使能与禁止这里。

内核版本 4.0.2：

中断使能禁止函数：
使能部分：

禁止部分：

好家伙！原来在调用 rt_pin_irq_enable -> stm32_pin_irq_enable 的时候，
ENABLE会再次进行IO口的设置；DISABLE 会恢复IO口状态为复位后的浮空输入状态。

那我调用 rt_pin_mode 是调用了个寂寞？

所以，对于此处的代码，我认为是不够合理的。
最不合理的地方是：

        /* Configure GPIO_InitStructure */
        GPIO_InitStruct.Pin = index->pin;        
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
        switch (pin_irq_hdr_tab[irqindex].mode)
        {
        case PIN_IRQ_MODE_RISING:
            GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
            GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
            break;
        case PIN_IRQ_MODE_FALLING:
            GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
            GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
            break;
        case PIN_IRQ_MODE_RISING_FALLING:
            GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
            GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING;
            break;
        }
        HAL_GPIO_Init(index->gpio, &GPIO_InitStruct);

这代码太智能了，直接根据你选择的边沿模式给你上下拉电阻安排的妥妥的。

那么我们可以来看一下 STM32的 HAL层库是如何构建的。


/**
  * @brief  Initializes the GPIOx peripheral according to the specified parameters in the GPIO_Init.
  * @param  GPIOx: where x can be (A..G depending on device used) to select the GPIO peripheral
  * @param  GPIO_Init: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that contains
  *         the configuration information for the specified GPIO peripheral.
  * @retval None
  */
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
{
  uint32_t position = 0x00u;
  uint32_t ioposition;
  uint32_t iocurrent;
  uint32_t temp;
  uint32_t config = 0x00u;
  __IO uint32_t *configregister; /* Store the address of CRL or CRH register based on pin number */
  uint32_t registeroffset;       /* offset used during computation of CNF and MODE bits placement inside CRL or CRH register */
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));
  assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));
  /* Configure the port pins */
  while (((GPIO_Init->Pin) >> position) != 0x00u)
  {
    /* Get the IO position */
    ioposition = (0x01uL << position);
    /* Get the current IO position */
    iocurrent = (uint32_t)(GPIO_Init->Pin) & ioposition;
    if (iocurrent == ioposition)
    {
      /* Check the Alternate function parameters */
      assert_param(IS_GPIO_AF_INSTANCE(GPIOx));
      /* Based on the required mode, filling config variable with MODEy[1:0] and CNFy[3:2] corresponding bits */
      switch (GPIO_Init->Mode)
      {
        /* If we are configuring the pin in OUTPUT push-pull mode */
        case GPIO_MODE_OUTPUT_PP:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_GP_OUTPUT_PP;
          break;
        /* If we are configuring the pin in OUTPUT open-drain mode */
        case GPIO_MODE_OUTPUT_OD:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_GP_OUTPUT_OD;
          break;
        /* If we are configuring the pin in ALTERNATE FUNCTION push-pull mode */
        case GPIO_MODE_AF_PP:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_AF_OUTPUT_PP;
          break;
        /* If we are configuring the pin in ALTERNATE FUNCTION open-drain mode */
        case GPIO_MODE_AF_OD:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_AF_OUTPUT_OD;
          break;
        /* If we are configuring the pin in INPUT (also applicable to EVENT and IT mode) */
        case GPIO_MODE_INPUT:
        case GPIO_MODE_IT_RISING:
        case GPIO_MODE_IT_FALLING:
        case GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING:
        case GPIO_MODE_EVT_RISING:
        case GPIO_MODE_EVT_FALLING:
        case GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING:
          /* Check the GPIO pull parameter */
          assert_param(IS_GPIO_PULL(GPIO_Init->Pull));
          if (GPIO_Init->Pull == GPIO_NOPULL)
          {
            config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_INPUT_FLOATING;
          }
          else if (GPIO_Init->Pull == GPIO_PULLUP)
          {
            config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_INPUT_PU_PD;
            /* Set the corresponding ODR bit */
            GPIOx->BSRR = ioposition;
          }
          else /* GPIO_PULLDOWN */
          {
            config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_INPUT_PU_PD;
            /* Reset the corresponding ODR bit */
            GPIOx->BRR = ioposition;
          }
          break;
        /* If we are configuring the pin in INPUT analog mode */
        case GPIO_MODE_ANALOG:
          config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_ANALOG;
          break;
        /* Parameters are checked with assert_param */
        default:
          break;
      }
      /* Check if the current bit belongs to first half or last half of the pin count number
       in order to address CRH or CRL register*/
      configregister = (iocurrent < GPIO_PIN_8) ? &GPIOx->CRL     : &GPIOx->CRH;
      registeroffset = (iocurrent < GPIO_PIN_8) ? (position << 2u) : ((position - 8u) << 2u);
      /* Apply the new configuration of the pin to the register */
      MODIFY_REG((*configregister), ((GPIO_CRL_MODE0 | GPIO_CRL_CNF0) << registeroffset), (config << registeroffset));
      /*--------------------- EXTI Mode Configuration ------------------------*/
      /* Configure the External Interrupt or event for the current IO */
      if ((GPIO_Init->Mode & EXTI_MODE) == EXTI_MODE)
      {
        /* Enable AFIO Clock */
        __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();
        temp = AFIO->EXTICR[position >> 2u];
        CLEAR_BIT(temp, (0x0Fu) << (4u * (position & 0x03u)));
        SET_BIT(temp, (GPIO_GET_INDEX(GPIOx)) << (4u * (position & 0x03u)));
        AFIO->EXTICR[position >> 2u] = temp;
        /* Configure the interrupt mask */
        if ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT)
        {
          SET_BIT(EXTI->IMR, iocurrent);
        }
        else
        {
          CLEAR_BIT(EXTI->IMR, iocurrent);
        }
        /* Configure the event mask */
        if ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT)
        {
          SET_BIT(EXTI->EMR, iocurrent);
        }
        else
        {
          CLEAR_BIT(EXTI->EMR, iocurrent);
        }
        /* Enable or disable the rising trigger */
        if ((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE)
        {
          SET_BIT(EXTI->RTSR, iocurrent);
        }
        else
        {
          CLEAR_BIT(EXTI->RTSR, iocurrent);
        }
        /* Enable or disable the falling trigger */
        if ((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE)
        {
          SET_BIT(EXTI->FTSR, iocurrent);
        }
        else
        {
          CLEAR_BIT(EXTI->FTSR, iocurrent);
        }
      }
    }
    position++;
  }
}

HAL层的库这里处理的时候，如果是输入模式，或者是外部中断模式，全部安排输入模式。
上下拉电阻的设置不依赖中断边沿方向，不做变更。

综上所述

目前针对STM32平台的drv_gpio.c 文件，做一些常见的功能基本没有问题。
对于一些特殊应用场合，需要大家额外注意。

举个栗子

在中断使能中，上升沿中断，自动给安排下拉电阻

        case PIN_IRQ_MODE_RISING:
            GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
            GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
            break;

如果我这个信号的外部器件是4054这种锂电池充电芯片，开漏输出，低有效，充电中的时候状态脚是拉低的，充满则恢复为高阻态。
那么，我如果想用外部上升沿中断来捕捉充满电的这个信号的话，可想而知，这里安排的下拉电阻会让我永远无法得到高电平。

我的建议是

stm32_pin_irq_enable函数，不要有IO口硬件模式的设定操作，就是一个简单的中断开关就行了。
不过目前，来看有点困难，因为 IO口的边沿跳变中断硬件设定也包含在HAL_GPIO_Init函数里。

好了，这个坑留给熊大去掉头发吧。

张世争 2021-01-26

学以致用

理论上 drv_gpio.c 是平台适配的驱动，与pin.c 配合使用。
所以，特殊情况下，建议直接修改：drv_gpio.c！！

6 个回答

来一颗糖 2021-01-26

这家伙很懒，什么也没写！

以下都是个人看法：

rtt 提供的驱动代码，都只是能用，满足文档中心里示例代码演示的基本需求，尽可能保证初学者能一下子就跑起来。

如果要追求与自己产品的完美适配，那么建议参考 rtt 的驱动，自己再实现一遍代码。

fubaojun2006 2021-01-27

哇(挖)~~坑~~~啊！

昨晚上思考了一下，怎么分离这个 IO口在中断使能与禁止过程中的重复进行硬件设置的问题。
PIN设备还有两个函数：
rt_pin_attach_irq
rt_pin_detach_irq

完全可以在
attach_irq 的时候，初始化硬件的边沿中断检测功能，在此之前，先调用 rt_pin_mode 设定IO状态。
detach_irq 的时候，清除硬件上设定的边沿中断检测，此处建议是只改变中断边沿控制寄存器
其他的IO 输入输出上下拉状态保持为 rt_pin_mode 设定的状态。
如果这个IO口在 detach_irq 之后，又要做输出功能或其他功能，就需要再次调用 rt_pin_mode 设定状态。

rt_pin_irq_enable 这个函数的职能，只负责，中断的NVIC的控制即可。