Как использовать прерывания на STM32: Пример кода

Прерывания – это механизм, с помощью которого внешний сигнал или инструкция могут приостановить нормальное выполнение программы и обслужить себя, как если бы они имели самый высокий приоритет. Например, процессор, выполняющий программу, может непрерывно отслеживать возможность возникновения какого-то события или прерывания. В случае возникновения внешнего прерывания (например, от какого-то датчика), программа приостанавливает свое нормальное выполнение, сначала обслуживает прерывание, а затем продолжает нормальное выполнение.

В данном проекте, для понимания использования прерываний в контроллере STM32F103C8, мы будем использовать кнопку в качестве внешнего прерывания. Здесь мы будем увеличивать число от 0 и отображать его на I2C дисплее LCD1602. Когда кнопка нажимается, светодиод включается, а на дисплее появляется надпись “Interrupt” (Прерывание). Светодиод выключается сразу же после отпускания кнопки.

Прерывания могут быть классифицированы на два типа:

1. Аппаратные прерывания (Hardware Interrupts): Если сигнал к процессору поступает от внешнего устройства, такого как кнопка, датчик или другое аппаратное устройство, которое генерирует сигнал и указывает процессору выполнить определенную задачу, находящуюся в обработчике прерывания, то такие прерывания называются аппаратными.
2. Программные прерывания (Software Interrupts): Прерывания, которые генерируются инструкциями программного обеспечения.

Обработчик прерывания (ISR – Interrupt Service Routine): ISR – это функция, которая содержит небольшой набор инструкций. Когда возникает прерывание, процессор сначала выполняет код, находящийся в ISR, а затем продолжает выполнение задачи, которую он выполнял до возникновения прерывания.

Интересно отметить, что аппаратные прерывания могут быть инициированы внешними устройствами, такими как кнопка или датчик, а программные прерывания создаются самим программным обеспечением. Обработчики прерываний представляют собой специальные блоки кода, предназначенные для обработки событий, вызывающих прерывания, и они срабатывают до возвращения к нормальному выполнению программы.

ISR в Arduino имеет следующий синтаксис: attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR, mode). Этот же синтаксис можно использовать и в STM32, если мы используем среду разработки Arduino IDE для загрузки кода.

• digitalPinToInterrupt
  • На платах Arduino Uno у нас есть пины 2 и 3, а на Mega – 2, 3, 18, 19, 20, 21 для прерываний. На STM32F103C8 можно указать любой цифровой пин, который вы хотите использовать для прерывания. Однако, при использовании нескольких прерываний одновременно, могут потребоваться некоторые ограничения.
• Тип перехода, вызывающего прерывание.
  • RISING: Для вызова прерывания, когда уровень сигнала на пине переходит с LOW на HIGH.
  • FALLING: Для вызова прерывания, когда уровень сигнала на пине переходит с HIGH на LOW.
  • CHANGE: Для вызова прерывания при любом изменении уровня сигнала на пине (т.е., когда происходит переход с LOW на HIGH или с HIGH на LOW).
• Некоторые условия при использовании прерываний:
  • Функция ISR должна быть как можно короче.
  • Функция delay() не работает внутри ISR и не должна быть использована в обработчике прерываний.

Один контакт кнопки подключен к 3.3V микроконтроллера STM32, а другой контакт подключен к входному пину (PA0) микроконтроллера STM32 через подтягивающий резистор.

Подтягивающий резистор используется для того, чтобы микроконтроллер получал только сигналы HIGH или LOW на своем входе при нажатии или отпускании кнопки. В противном случае, без резистора, микроконтроллер может быть получать случайные значения на входе (шум).

Приведенный код представляет собой программу для микроконтроллера STM32F103C8, который взаимодействует с текстовым LCD-дисплеем и обрабатывает событие нажатия кнопки. При выполнении программы, каждую секунду на дисплей выводится увеличивающееся число, а при нажатии кнопки на дисплее появляется сообщение “Interrupt”, сопровождаемое включением светодиода. Программа использует механизм прерываний для реагирования на нажатие кнопки. Этот пример демонстрирует простой способ создания интерактивного устройства с использованием микроконтроллера, кнопки и текстового дисплея.