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外观

4. 外部中断 ​

📝本节您将了解中断的基本概念和 MSPM0G3519 的中断系统，学习如何配置 GPIO 外部中断，实现按键触发的事件驱动编程。

🏆本章目标

1️⃣ 理解中断的概念和工作机制

2️⃣ 了解 MSPM0G3519 的中断系统架构

3️⃣ 通过 SysConfig 配置 GPIO 外部中断

4️⃣ 编写中断服务函数实现按键中断控制 LED

4.1 中断概念 ​

在前面的按键实验中，我们使用轮询方式检测按键——CPU 在主循环中不断读取引脚状态。这种方式简单但效率低下：CPU 大部分时间在做无意义的查询，无法同时处理其他任务。

中断（Interrupt） 是一种事件驱动机制：当特定事件发生时（如按键按下、定时器溢出、数据接收完成），硬件自动通知 CPU 暂停当前工作，跳转到预先编写的中断服务函数（ISR）中执行处理，处理完毕后自动返回被中断的位置继续执行。

中断工作机制示意图
中断工作机制示意图

中断可以分为两种类型：

  • 硬件中断：由外部设备的物理事件引发（按键按下、定时器到时、串口数据到达等）。事件发生时，CPU 立即暂停当前任务，跳转到对应的中断服务函数。
  • 软件中断：由软件指令引发，通常用于操作系统的系统调用等场景。

对比轮询与中断：

方式原理优点缺点
轮询CPU 主动循环查询实现简单浪费 CPU 资源，响应延迟大
中断硬件触发，CPU 被动响应实时性好，CPU 利用率高编程稍复杂

4.2 外部中断 ​

外部中断是硬件中断的一种，由微控制器外部事件引发。GPIO 引脚可配置为外部中断引脚，当引脚电平发生指定变化时自动触发中断。

MSPM0 系列把 CPU 中断、DMA 触发、外设触发外设统称为事件（Event）：

  • 事件发布者（Event Publisher）：产生事件的源头（如 GPIO 电平变化）
  • 事件订阅者（Event Subscriber）：响应事件的目标（如 CPU 中断处理、DMA 传输启动）

事件管理器传输的事件类型：

事件类型说明示例
CPU 中断（静态事件）外设事件作为 IRQ 传输到 CPUGPIO 中断发送到 CPU
DMA 触发外设事件触发 DMA 传输UART 接收数据触发 DMA 搬运
外设触发外设（通用事件）一个外设事件直接触发另一个外设操作定时器周期事件触发 ADC 采样

GPIO 中断触发方式 ​

触发方式说明典型应用
下降沿（Falling Edge）电平从高到低的瞬间触发按键按下（上拉输入）
上升沿（Rising Edge）电平从低到高的瞬间触发按键释放、信号到来
双边沿（Both Edges）任意电平变化均触发编码器计数
GPIO 中断触发方式
GPIO 中断触发方式

天巧星的 KEY1（PA24）为上拉输入，按下时电平从高变低，选择下降沿触发。

4.3 MSPM0G3519 中断服务函数列表 ​

GPIO 中断触发后通过 GROUP1 线发布到中断总线。以下是 MSPM0G3519 常用的中断服务函数名称（函数名固定，不可修改）：

中断函数名中断说明
GROUP0_IRQHandlerGROUP0 中断函数
GROUP1_IRQHandlerGROUP1 中断函数（GPIO 中断在此）
TIMG8_IRQHandlerTIMG8 定时器中断
UART0_IRQHandlerUART0 中断
UART1_IRQHandlerUART1 中断
UART3_IRQHandlerUART3 中断
UART4_IRQHandlerUART4 中断
UART5_IRQHandlerUART5 中断
UART6_IRQHandlerUART6 中断
UART7_IRQHandlerUART7 中断
SPI0_IRQHandlerSPI0 中断
SPI1_IRQHandlerSPI1 中断
SPI2_IRQHandlerSPI2 中断
I2C0_IRQHandlerI2C0 中断
I2C1_IRQHandlerI2C1 中断
I2C2_IRQHandlerI2C2 中断
中断函数名中断说明
TIMG0_IRQHandlerTIMG0 定时器中断
TIMG6_IRQHandlerTIMG6 定时器中断
TIMG7_IRQHandlerTIMG7 定时器中断
TIMG9_IRQHandlerTIMG9 定时器中断
TIMG12_IRQHandlerTIMG12 定时器中断
TIMG14_IRQHandlerTIMG14 定时器中断
TIMA0_IRQHandlerTIMA0 高级定时器中断
TIMA1_IRQHandlerTIMA1 高级定时器中断
ADC0_IRQHandlerADC0 中断
ADC1_IRQHandlerADC1 中断
DAC0_IRQHandlerDAC0 中断
CANFD0_IRQHandlerCANFD0 中断
CANFD1_IRQHandlerCANFD1 中断
AESADV_IRQHandlerAES 加密模块中断
DMA_IRQHandlerDMA 中断
LFSS_IRQHandlerLFSS 低频子系统中断（含 RTC）
SysTick_Handler滴答定时器中断

以上为外设中断。Cortex-M0+ 内核还提供了 4 个系统异常：NMI_Handler（不可屏蔽中断）、HardFault_Handler（硬错误）、SVC_Handler（系统服务调用）、PendSV_Handler（可挂起系统调用），日常开发一般不会用到。

重要

GPIO 的外部中断全部通过 GROUP1_IRQHandler 进入。在该函数内部通过 DL_Interrupt_getPendingGroup() 判断具体是哪个引脚触发的中断。

4.4 SysConfig 配置外部中断 ​

本实验使用 KEY1（PA24）触发中断，控制 LED（PB22）翻转。

4.4.1 配置 LED 引脚（输出） ​

与第 2 章相同，配置 PB22 为 GPIO 输出模式（详见 GPIO 章节）。

LED 引脚（PB22）GPIO 输出配置
LED 引脚 GPIO 输出配置

4.4.2 配置按键引脚（输入 + 中断） ​

在 GPIO 选项卡中 ADD 一组新的 GPIO，按键配置如下：

端口参数：

参数设置值说明
NameKEY自定义实例名称

引脚参数：

参数设置值说明
NameA24引脚名称
DirectionInput输入模式
Internal ResistorPull-Up Resistor上拉电阻，默认高电平
Assigned PortPORTAPORTA
Assigned Pin24PA24
点击查看截图 — 按键引脚（PA24）输入配置
按键引脚（PA24）输入配置
按键引脚输入配置

中断参数：

参数设置值说明
Interrupt EnableEnable✅ 使能中断
Interrupt EdgeFalling Edge下降沿触发（按下为低）
Interrupt PriorityDefault默认优先级
点击查看截图 — 中断参数配置
中断参数配置
中断参数配置

保存 .syscfg 文件并编译工程。

SysConfig 自动生成的宏

配置保存后，SysConfig 自动生成以下宏供代码使用：

  • KEY_INT_IRQN — 中断号，用于 NVIC_EnableIRQ()
  • KEY_INT_IIDX — 中断索引，用于 switch 判断中断来源
  • KEY_PORT — 端口地址
  • KEY_A24_PIN — 引脚掩码

4.5 外部中断实验代码 ​

4.5.1 按键中断翻转 LED ​

c
#include "ti_msp_dl_config.h"

int main(void)
{
    SYSCFG_DL_init();

    // 使能 KEY 按键的 NVIC 中断
    NVIC_EnableIRQ(KEY_INT_IRQN);

    while (1) {
        // 主循环空闲，按键处理在中断中完成
        __WFI();  // Wait For Interrupt，CPU 低功耗等待
    }
}

// GROUP1 中断服务函数 — GPIO 中断入口
void GROUP1_IRQHandler(void)
{
    // 读取 GROUP1 中断寄存器并自动清除中断标志位
    switch (DL_Interrupt_getPendingGroup(DL_INTERRUPT_GROUP_1)) {
        case KEY_INT_IIDX:
            // KEY1 按下（下降沿触发），翻转 LED
            DL_GPIO_togglePins(LED_PORT, LED_B22_PIN);
            break;
        default:
            break;
    }
}

代码说明

NVIC_EnableIRQ(KEY_INT_IRQN)

使能 NVIC 中对应的中断。KEY_INT_IRQN 是 SysConfig 生成的中断号宏。SysConfig 在 SYSCFG_DL_init() 中配置了引脚的中断触发条件，但 NVIC 层面的使能需要代码中手动调用。

__WFI()

Wait For Interrupt 指令，让 CPU 进入低功耗等待状态。比空的 while(1){} 更省电——CPU 在没有中断时停止执行，有中断到来时自动唤醒。

DL_Interrupt_getPendingGroup(DL_INTERRUPT_GROUP_1)

读取 GROUP1 的挂起中断状态并自动清除标志位。返回值为触发中断的具体来源索引。

KEY_INT_IIDX

SysConfig 生成的中断索引值。通过 switch-case 匹配该值，可以确认是 KEY1 引脚触发的中断。

4.5.2 编译与下载 ​

  1. 在工程文件夹上右键 → Build Project(s) 编译
  2. 确认编译通过（0 Errors）
  3. 连接 XDS110 → 右键工程 → Debug Project 下载
  4. 点击 ▶ 运行程序

运行结果：每按一次 KEY1，LED 状态翻转一次。

4.6 中断消抖 ​

机械按键的抖动在中断模式下更明显——每次电平跳变都触发一次中断，一次按键动作可能产生多次中断。

简单的消抖方案：在中断中加入延时后再次确认引脚状态。

c
void GROUP1_IRQHandler(void)
{
    switch (DL_Interrupt_getPendingGroup(DL_INTERRUPT_GROUP_1)) {
        case KEY_INT_IIDX:
            // 延时消抖（约20ms）
            delay_cycles(640000);
            // 再次确认按键仍为按下状态（低电平）
            if (DL_GPIO_readPins(KEY_PORT, KEY_A24_PIN) == 0) {
                DL_GPIO_togglePins(LED_PORT, LED_B22_PIN);
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

注意

在中断服务函数中使用 delay_cycles 进行消抖是简化方案。严格来说，ISR 中不应有长时间阻塞操作。更规范的做法是：

  1. 中断中设置标志位
  2. 主循环中检测标志位并延时消抖
  3. 或配合硬件定时器做精确消抖

本教程为入门演示，采用简化方案。后续定时器章节会介绍更优雅的实现。

4.7 多按键中断 ​

天巧星有多个按键可配置中断。如果同时使用 KEY1（PA24）和 KEY2（PB24），在 SysConfig 中分别添加配置即可。

在中断服务函数中通过 switch-case 区分来源：

c
void GROUP1_IRQHandler(void)
{
    switch (DL_Interrupt_getPendingGroup(DL_INTERRUPT_GROUP_1)) {
        case KEY_INT_IIDX:
            // KEY1 按下
            DL_GPIO_togglePins(LED_PORT, LED_B22_PIN);
            break;
        case GPIO_KEY2_INT_IIDX:
            // KEY2 按下 — 执行其他操作
            break;
        default:
            break;
    }
}

提示

同一 GROUP 内的多个中断源共享一个中断服务函数，通过 DL_Interrupt_getPendingGroup() 的返回值逐一匹配。每个中断源对应一个唯一的 IIDX 宏。

4.8 知识总结 ​

概念说明
中断源触发中断的事件来源（GPIO 电平变化、定时器溢出等）
ISR中断服务函数，中断发生时硬件自动调用
NVICArm Cortex-M0+ 的中断控制器，管理使能和优先级
GROUP1MSPM0 中 GPIO 中断所属的中断组
触发方式上升沿、下降沿、双边沿
volatileISR 中修改的全局变量必须用此关键字修饰
__WFI()低功耗等待中断指令，无中断时 CPU 休眠

掌握了外部中断后，按键检测不再需要 CPU 持续轮询，系统响应更高效。下一章将学习串口通信，实现天巧星与电脑之间的数据交互。