一、EXTI 的工作原理与核心寄存器

STM32 的每个 GPIO 引脚均可作为外部中断输入，但同一时刻只能有一个引脚映射到同一条 EXTI 线（EXTI0~EXTI15）。EXTI 的边沿检测电路支持上升沿触发、下降沿触发和双边沿触发，通过以下寄存器配置：

  • EXTI_RTSR（上升沿触发选择寄存器）
  • EXTI_FTSR（下降沿触发选择寄存器）
  • EXTI_IMR（中断屏蔽寄存器）
  • EXTI_PR（挂起寄存器，写 1 清除中断标志）

注意区分中断和事件：中断会进入 NVIC 并执行 ISR，而事件仅用于触发其他外设（如 ADC 采样、DMA 传输），不产生中断。本文只讨论中断模式。

二、边沿触发选择详解

边沿触发由 EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR 共同决定：

  • 仅上升沿：RTSR |= (1 << line)，FTSR &= ~(1 << line)
  • 仅下降沿：FTSR |= (1 << line)，RTSR &= ~(1 << line)
  • 双边沿：两个寄存器对应位都置 1

实际项目中的选择原则：

  • 按键按下为低电平跳变，常用下降沿检测；若按键接上拉电阻，按下接地，下降沿触发最直接。
  • 编码器信号通常需要双边沿，以便计数方向判断。
  • 若信号存在毛刺，必须配合外部滤波电路或开启 STM32 内部施密特触发器（GPIO 配置为输入模式时默认启用）。

三、中断优先级：NVIC 配置核心

EXTI 中断线 0~4 分别对应独立的中断通道：EXTI0_IRQn、EXTI1_IRQn、EXTI2_IRQn、EXTI3_IRQn、EXTI4_IRQn；而线 5~9 共享 EXTI9_5_IRQn，线 10~15 共享 EXTI15_10_IRQn。共享中断通道的 ISR 内必须读取 EXTI_PR 判断具体是哪条线触发。

NVIC 优先级分为抢占优先级和子优先级，由 NVIC_PriorityGroup 设置。例如分组 2 表示 2 位抢占优先级、2 位子优先级（范围均为 0~3）。配置要点：

  • 抢占优先级决定中断能否嵌套，数值越小优先级越高。
  • 相同抢占优先级下，子优先级高的先响应，但不能嵌套。
  • 外部中断若要求实时性高，应设为较低的数值（如 0）。

四、完整配置示例（标准外设库）

下面以 STM32F103 为例，配置 PA0 为上升沿触发中断，抢占优先级 1，子优先级 2。

#include "stm32f10x.h"

void EXTI0_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    /* 1. 开启 GPIOA 时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    /* 2. 配置 PA0 为输入模式，浮空输入 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  // 外部已有上拉/下拉
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* 3. 连接 EXTI 线到 PA0 */
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);

    /* 4. 配置 EXTI 线 0 为上升沿触发、中断模式 */
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    /* 5. 配置 NVIC，使能 EXTI0 中断 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

/* 中断服务函数 */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
    {
        /* 用户代码：例如翻转 LED / 设置标志位 */
        // GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);

        /* 清除中断挂起位，必须由软件写 1 清零 */
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

若使用共享通道（如 EXTI9_5），ISR 中需要逐个判断：

void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line5) != RESET)
    {
        // 处理线 5
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5);
    }
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line6) != RESET)
    {
        // 处理线 6
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line6);
    }
}

五、编写 ISR 的重要注意事项

  • 清除标志：即使开启了中断，也必须在 ISR 中清除 EXTI_PR 对应位，否则中断会不断触发。
  • ISR 尽量精简：中断上下文中只做标志位赋值、变量计数或关闭外设，耗时操作（如 printf、延时）移入主循环。
  • 共享通道的判断顺序：如果多条线同时挂起，按优先级顺序处理，且每条线都要清标志。
  • GPIO 模式选择：浮空输入可能因悬空产生误触发，建议使用上拉/下拉输入（GPIO_Mode_IPU / GPIO_Mode_IPD），或根据外部电路选择。
  • NVIC 分组：在系统初始化时调用 NVIC_PriorityGroupConfig()，且只需设置一次。

六、常见误区排查

  1. 中断不触发：检查 GPIO_EXTILineConfig 是否正确映射；检查 NVIC 是否使能；检查引脚是否被复用功能占用。
  2. 中断误触发频繁：多为毛刺引起，可加硬件 RC 滤波，或改为采集中断后延时去抖（但 ISR 中不要 delay）。
  3. 优先级配置无效：确认分组设置是否在使用 NVIC 之前完成。

掌握 EXTI 的边沿触发和优先级配置，是写出稳定中断系统的第一步。建议在实际项目中先用按键裸板验证，再逐步扩展到多路信号，方能熟能生巧。