STM32外部中断EXTI详解与旋转编码器实战#

EXTI（External Interrupt）是 STM32 的外部中断/事件控制器，用于检测 GPIO 引脚的电平变化并触发中断。本文以旋转编码器为实战案例，详解 EXTI 的配置与使用。

EXTI 基础概念#

什么是 EXTI？#

EXTI 可以监测 GPIO 引脚的电平变化，支持：

上升沿触发：低电平 → 高电平
下降沿触发：高电平 → 低电平
双边沿触发：任意电平变化

EXTI 线与 GPIO 映射#

STM32F103 有 16 条 EXTI 线（EXTI0 ~ EXTI15），每条线对应一个引脚号：

1
EXTI0  ← PA0 / PB0 / PC0 / PD0 ...（同一时间只能映射一个端口）
2
EXTI1  ← PA1 / PB1 / PC1 / PD1 ...
3
...
4
EXTI15 ← PA15 / PB15 / PC15 / PD15 ...

注意：同一编号的 EXTI 线只能映射到一个端口。例如 EXTI0 映射到 PB0 后，就不能同时映射到 PA0。

中断 vs 事件#

类型	说明	应用场景
中断	触发 CPU 执行中断服务函数	需要软件处理的场景
事件	触发硬件外设操作（如 DMA、ADC）	无需 CPU 干预的场景

EXTI 配置流程#

标准库配置步骤#

1
1. 开启时钟（GPIO + AFIO）
2
2. 配置 GPIO 为输入模式
3
3. 配置 AFIO 映射（GPIO → EXTI）
4
4. 配置 EXTI 触发方式
5
5. 配置 NVIC 中断优先级
6
6. 编写中断服务函数

代码模板#

1
void EXTI_Init(void)
2
{
3
    /* 1. 开启时钟 */
4
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
5
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
6

7
    /* 2. 配置 GPIO */
8
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  // 上拉输入
10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
11
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
12

13
    /* 3. 配置 AFIO 映射 */
14
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
15

16
    /* 4. 配置 EXTI */
17
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
18
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
19
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
20
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
21
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
22
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
23

24
    /* 5. 配置 NVIC */
25
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
26
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
27
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
28
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
29
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
30
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
31
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
32
}
33

34
/* 6. 中断服务函数 */
35
void EXTI0_IRQHandler(void)
36
{
37
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
38
    {
39
        // 中断处理逻辑
40
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);  // 必须清除标志位
41
    }
42
}

NVIC 中断优先级#

优先级分组#

STM32 使用 4 位优先级，分为抢占优先级和子优先级：

分组	抢占位	子优先级位	说明
Group 0	0 位	4 位	无抢占
Group 1	1 位	3 位	2 级抢占
Group 2	2 位	2 位	4 级抢占（常用）
Group 3	3 位	1 位	8 级抢占
Group 4	4 位	0 位	16 级抢占

优先级规则#

抢占优先级高的可以打断抢占优先级低的
抢占优先级相同时，比较子优先级
子优先级相同时，比较硬件中断号

1
抢占优先级 1 > 抢占优先级 2（数字越小优先级越高）

实战：旋转编码器#

硬件原理#

旋转编码器输出两路正交信号（A 相和 B 相），相位差 90°：

1
正转：A 相先于 B 相变化
2
       ┌─┐   ┌─┐   ┌─┐
3
  A ───┘ └───┘ └───┘ └───
4
        ┌─┐   ┌─┐   ┌─┐
5
  B ────┘ └───┘ └───┘ └──
6

7
反转：B 相先于 A 相变化
8
        ┌─┐   ┌─┐   ┌─┐
9
  A ────┘ └───┘ └───┘ └──
10
       ┌─┐   ┌─┐   ┌─┐
11
  B ───┘ └───┘ └───┘ └───

方向判断原理#

通过检测一路信号的下降沿时，另一路信号的电平来判断方向：

A 相下降沿时，B 相为低 → 正转（计数 -1）
B 相下降沿时，A 相为低 → 反转（计数 +1）

1
正转时序：
2
  A: ──╲____╱──╲____╱──
3
  B: ____╱──╲____╱──╲__
4

5
A 下降沿时，B = 0 → 正转

完整代码#

1
#include "stm32f10x.h"
2

3
/* 旋转编码器计数值，正转增加，反转减少 */
4
int16_t Encoder_Count;
5

6
/**
7
 * @brief  旋转编码器初始化
8
 * @note   使用 PB0、PB1 两个引脚，配置为上拉输入
9
 *         通过外部中断（下降沿触发）检测编码器脉冲
10
 */
11
void Encoder_Init(void)
12
{
13
    /* 开启 GPIOB 和 AFIO 时钟 */
14
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
15
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
16

17
    /* 配置 PB0、PB1 为上拉输入模式 */
18
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
19
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
20
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
21
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
22
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
23

24
    /* 将 PB0、PB1 映射到外部中断线 EXTI0、EXTI1 */
25
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
26
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);
27

28
    /* 配置 EXTI0 和 EXTI1 为下降沿触发的中断模式 */
29
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
30
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;
31
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
32
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
33
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
34
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
35

36
    /* 配置 NVIC 分组为 Group2（2位抢占优先级，2位子优先级） */
37
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
38

39
    /* 配置 EXTI0 中断：抢占优先级 1，子优先级 1 */
40
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
41
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
42
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
43
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
44
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
45
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
46

47
    /* 配置 EXTI1 中断：抢占优先级 1，子优先级 2 */
48
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
49
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
50
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
51
}
52

53
/**
54
 * @brief  获取旋转编码器的计数值
55
 * @note   读取后自动清零，返回值为自上次读取以来的累计变化量
56
 */
57
int16_t Encoder_Get(void)
58
{
59
    int16_t Temp;
60
    Temp = Encoder_Count;
61
    Encoder_Count = 0;
62
    return Temp;
63
}
64

65
/**
66
 * @brief  EXTI0 中断服务函数（PB0 下降沿触发）
67
 * @note   编码器正转时，PB0 下降沿到来时 PB1 为低电平，计数减 1
68
 */
69
void EXTI0_IRQHandler(void)
70
{
71
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
72
    {
73
        /* PB0 下降沿触发时，检测 PB1 的电平判断方向 */
74
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
75
        {
76
            Encoder_Count--;
77
        }
78
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
79
    }
80
}
81

82
/**
83
 * @brief  EXTI1 中断服务函数（PB1 下降沿触发）
84
 * @note   编码器反转时，PB1 下降沿到来时 PB0 为低电平，计数加 1
85
 */
86
void EXTI1_IRQHandler(void)
87
{
88
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
89
    {
90
        /* PB1 下降沿触发时，检测 PB0 的电平判断方向 */
91
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
92
        {
93
            Encoder_Count++;
94
        }
95
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
96
    }
97
}

使用示例#

1
#include "stm32f10x.h"
2
#include "OLED.h"
3
#include "Encoder.h"
4

5
int main(void)
6
{
7
    OLED_Init();
8
    Encoder_Init();
9

10
    int16_t count = 0;
11

12
    while (1)
13
    {
14
        count += Encoder_Get();  // 累加编码器变化量
15
        OLED_ShowSignedNum(1, 1, count, 5);
16
    }
17
}

中断服务函数命名#

每个 EXTI 线有固定的中断服务函数名：

EXTI 线	函数名	中断通道
EXTI0	EXTI0_IRQHandler	EXTI0_IRQn
EXTI1	EXTI1_IRQHandler	EXTI1_IRQn
EXTI2	EXTI2_IRQHandler	EXTI2_IRQn
EXTI3	EXTI3_IRQHandler	EXTI3_IRQn
EXTI4	EXTI4_IRQHandler	EXTI4_IRQn
EXTI5~9	EXTI9_5_IRQHandler	EXTI9_5_IRQn
EXTI15~10	EXTI15_10_IRQHandler	EXTI15_10_IRQn

注意：EXTI5~~9 共用一个中断函数，EXTI10~~15 共用一个中断函数，需要在函数内判断具体是哪条线触发。

1
void EXTI9_5_IRQHandler(void)
2
{
3
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line5) == SET) { /* 处理 EXTI5 */ }
4
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line6) == SET) { /* 处理 EXTI6 */ }
5
    // ...
6
}

常见问题#

中断不触发#

检查清单：

GPIO 时钟是否开启？
AFIO 时钟是否开启？
AFIO 映射是否正确？
EXTI 线是否使能？
NVIC 通道是否使能？
中断服务函数名是否正确？

中断频繁触发#

原因：信号抖动导致多次触发

解决：

1
// 在中断中加入简单的消抖逻辑
2
static uint32_t last_time = 0;
3
uint32_t now = HAL_GetTick();
4
if (now - last_time < 10) return;  // 10ms 内忽略
5
last_time = now;

中断卡死#

原因：忘记清除中断标志位

解决：

1
// 必须在中断处理完成后清除标志位
2
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);

触发方式选择#

触发方式	宏定义	适用场景
上升沿	EXTI_Trigger_Rising	按键释放检测
下降沿	EXTI_Trigger_Falling	按键按下检测
双边沿	EXTI_Trigger_Rising_Falling	编码器、频率测量

总结#

EXTI 外部中断配置五步走：

开时钟 — GPIO + AFIO
配 GPIO — 输入模式
配 AFIO — 引脚映射到 EXTI 线
配 EXTI — 触发方式
配 NVIC — 优先级

关键要点：

同一编号的 EXTI 线只能映射一个端口
中断服务函数名必须与启动文件中的向量表一致
必须清除中断标志位，否则会反复触发中断
旋转编码器利用两路信号的相位差判断方向

わたしの部屋