Урок 3: Прерывания в CH32

Прерывания позволяют микроконтроллеру быстро реагировать на внешние события без постоянного опроса состояния. Это ключевой механизм для создания эффективных программ реального времени.

Что такое прерывания?

Прерывание — это механизм, который останавливает текущее выполнение программы и переключается на обработчик прерывания (ISR - Interrupt Service Routine).

Асинхронность — прерывания возникают в любой момент
Приоритеты — более важные прерывания могут прерывать менее важные
Быстрая реакция — программа отвечает на события немедленно

Типы прерываний в CH32

CH32V307 поддерживает различные источники прерываний.

EXTI — внешние прерывания от GPIO
Timer — прерывания от таймеров
USART — прерывания от последовательного порта
ADC — прерывания от АЦП
DMA — прерывания от контроллера DMA

Внешние прерывания (EXTI)

Настройка прерывания от кнопки.

        #include "ch32v30x.h"

volatile uint8_t button_pressed = 0;

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

    // Включаем тактирование
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |
                           RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    // Настройка PA0 как вход
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // Подключаем PA0 к линии EXTI0
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);

    // Настройка EXTI линии
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    // Настройка NVIC
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

// Обработчик прерывания
void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
        button_pressed = 1;
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}
    

EXTI_Trigger_Falling — прерывание по спадающему фронту
NVIC_Init() — настройка контроллера прерываний
EXTI_ClearITPendingBit() — обязательно! Сброс флага прерывания

Приоритеты прерываний

В RISC-V CH32 используется двухуровневая система приоритетов.

        // Настройка приоритетов
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  // 0-15
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;         // 0-15

// Меньшее число = выше приоритет
// PreemptionPriority - может прервать другое прерывание
// SubPriority - очередность при одинаковом PreemptionPriority
    

PreemptionPriority — приоритет вытеснения (0 - наивысший)
SubPriority — подприоритет при равных PreemptionPriority
Прерывание с более высоким приоритетом может прервать текущее

Прерывания от таймера

Генерация периодических событий с помощью таймера.

        #include "ch32v30x.h"

volatile uint32_t tick_count = 0;

void TIM2_Config(void) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // Настройка таймера на 1 мс
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;           // ARR
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;         // PSC
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // Включаем прерывание по обновлению
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

    // Настройка NVIC
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

// Обработчик прерывания таймера
void TIM2_IRQHandler(void) {
    if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {
        tick_count++;
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    }
}
    

TIM_IT_Update — прерывание при переполнении счетчика
Период = (PSC + 1) × (ARR + 1) / частота_тактирования
volatile — важно для переменных, изменяемых в ISR

Правила работы с прерываниями

Важные принципы при использовании прерываний.

Быстрота — обработчик должен выполняться максимально быстро
Volatile — используйте volatile для общих переменных
Сброс флагов — всегда очищайте флаг прерывания
Не блокировать — избегайте задержек и циклов ожидания в ISR
Минимум вычислений — сложные операции переносите в main()

Пример: Обработка кнопки с подавлением дребезга

Практический пример использования прерываний.

        #include "ch32v30x.h"

volatile uint8_t button_event = 0;
uint32_t last_interrupt_time = 0;

void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
        uint32_t current_time = tick_count;

        // Подавление дребезга (50 мс)
        if(current_time - last_interrupt_time > 50) {
            button_event = 1;
            last_interrupt_time = current_time;
        }

        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

int main(void) {
    SystemInit();
    EXTI_Config();
    TIM2_Config();

    while(1) {
        if(button_event) {
            button_event = 0;
            // Обработка нажатия кнопки
            GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_11,
                          !GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_11));
        }
    }
}
    

Используется таймер для отсчета времени
Дребезг подавляется проверкой времени между прерываниями
Обработка события выполняется в main(), а не в ISR