一，传感器控制LED
在开始编写代码之前，我们首先需要完成硬件电路的搭建。传感器控制 LED 的核心思路是：通过传感器感知外部环境变化，将物理信号转换为电信号，再由 STM32 微控制器读取该信号，并根据预设逻辑控制 LED 的亮灭状态。
具体来说，我们需要将传感器的信号输出引脚连接到 STM32 的某个 GPIO 输入端口，同时将 LED 的正极通过限流电阻连接到另一个 GPIO 输出端口。这样，当传感器检测到目标事件时，STM32 就能通过读取输入引脚的电平状态，来决定是否翻转输出引脚，从而控制 LED 的亮灭。
上图展示了完整的电路连接方式。在接线时需要注意：传感器的供电电压必须与 STM32 的 GPIO 电平兼容，通常为 3.3V；LED 的限流电阻一般取 330Ω 到 1kΩ 之间，以防止电流过大烧毁 LED。
代码
电路搭建完成后，接下来就是编写控制代码。在 STM32 的 HAL 库开发框架下，我们通常使用 CubeMX 进行图形化配置，自动生成初始化代码，然后在用户代码区编写具体的业务逻辑。
读取引脚状态，输出引脚状态
读取引脚状态的核心函数是HAL_GPIO_ReadPin()，它用于读取指定 GPIO 引脚的电平状态，返回GPIO_PIN_SET（高电平）或GPIO_PIN_RESET（低电平）。而输出引脚状态则使用HAL_GPIO_WritePin()或HAL_GPIO_TogglePin()函数。
下面是一个典型的读取与输出示例：
// 读取传感器引脚状态 GPIO_PinState sensorState = HAL_GPIO_ReadPin(SENSOR_GPIO_Port, SENSOR_Pin); // 根据传感器状态控制 LED if (sensorState == GPIO_PIN_SET) { HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET); // 点亮 LED } else { HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET); // 熄灭 LED }这种轮询方式实现简单，但 CPU 需要不断循环检测引脚状态，效率较低。如果希望提高响应速度并降低 CPU 占用，可以考虑使用中断方式，也就是接下来要介绍的内容。
中断与 SysTick
中断是嵌入式系统中非常重要的机制。所谓中断，就是当某个事件发生时，CPU 暂停当前正在执行的任务，转而去处理这个突发事件，处理完成后再回到原来的任务继续执行。这样可以大大提高系统的实时响应能力。
在 STM32 中，中断源非常丰富，包括外部中断（EXTI）、定时器中断、串口中断等。而 SysTick 定时器则是 Cortex-M 内核自带的系统节拍定时器，HAL 库的延时函数HAL_Delay()正是依赖它来实现的。
上图展示了中断系统的整体架构。可以看到，各种外设事件通过中断控制器（NVIC）统一管理，NVIC 负责中断的使能、优先级配置和响应调度。
这张图进一步说明了中断触发到响应处理的完整流程。当外设产生中断请求后，NVIC 会根据优先级决定是否立即响应，如果当前没有更高优先级的中断正在执行，CPU 就会跳转到对应的中断服务函数（ISR）中执行处理代码。
NVIC
NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）是 Cortex-M 内核中负责中断管理的核心模块。它支持中断的嵌套处理，即高优先级的中断可以打断低优先级的中断服务函数。
在 HAL 库中，我们通常使用HAL_NVIC_SetPriority()函数来设置中断优先级，使用HAL_NVIC_EnableIRQ()函数来使能中断。中断优先级分为抢占优先级和子优先级两部分，抢占优先级决定中断是否可以打断其他中断，而子优先级则用于同抢占优先级下的响应顺序。
上图是 NVIC 的配置界面。在 CubeMX 中，我们可以直观地为每个中断源分配抢占优先级和子优先级。合理配置中断优先级是保证系统稳定运行的关键，尤其是当多个中断同时发生时，优先级决定了它们的处理顺序。
定时器配置原理
定时器是 STM32 中非常强大的外设，可以实现精确的时间控制、波形生成、输入捕获等功能。在 HAL 库中，SysTick 定时器被用作系统心跳，为延时函数和超时检测提供时间基准。
上图展示了 SysTick 定时器的基本配置。SysTick 是一个 24 位的向下递减计数器，当计数值减到 0 时会产生中断，然后自动重新装载初值，继续下一轮计数。
🧠 这行代码到底在算什么？
在 HAL 库的初始化代码中，有一行非常关键的配置：
HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq))它的目标很简单：让 SysTick 定时器每 1 毫秒产生一次中断（也就是 HAL 库的uwTick变量每 1ms 加 1，你调HAL_Delay()靠的就是它）。
这行代码的本质是计算 SysTick 定时器的重装载值。SysTick 的时钟源通常是系统主时钟（这里为 72MHz），每来一个时钟脉冲，计数器就减 1。要让计数器从初值减到 0 恰好耗时 1ms，就需要计算出 1ms 内有多少个时钟脉冲，这个数量就是我们要写入的重装载值。
🔢 我们拿实际数字来算一遍
假设你的 STM32F103C8T6 主频是72 MHz（即SystemCoreClock = 72,000,000）。
在 HAL 库里，uwTickFreq默认被定义为1U（表示 1ms）。
那么：
先算括号里：
(1000U / uwTickFreq)=1000 / 1=1000再算除法：
SystemCoreClock / 1000=72,000,000 / 1000=72,000
所以这行代码实际执行的是：
HAL_SYSTICK_Config(72000);也就是说，SysTick 定时器的重装载值被设置为 72000。这个值决定了定时器从 72000 开始向下计数，减到 0 时触发一次中断。
⏱️ 72,000 这个数字是什么意思？
SysTick 是一个24 位向下递减的计数器。
你把72,000这个值写进去，它就会从 72,000 开始，每来一个时钟脉冲（72MHz），就减 1。
减到 0 需要72,000 个脉冲
72,000 个脉冲 ÷ 72,000,000 个脉冲/秒 =0.001 秒 = 1 毫秒
减到 0 的那一刻，它触发中断，然后硬件自动把 72,000 重新装进去，接着再数一遍。
这就实现了每 1ms 准时打断 CPU 一次的效果。
简单来说，72,000 这个数字就是"1 毫秒内有多少个时钟脉冲"的答案。因为系统时钟是 72MHz，也就是每秒有 72,000,000 个脉冲，那么 1 毫秒（千分之一秒）内自然就有 72,000 个脉冲。SysTick 计数器从 72,000 开始倒数，每收到一个脉冲减 1，减到 0 时恰好经过 1 毫秒。
❓ 为什么中间要除一个(1000U / uwTickFreq)？
这是 HAL 库为了"兼容性"留的一个口子。
如果你想让心跳变成10ms一次，就把
uwTickFreq改成10U那么
1000 / 10 = 100，最终算出来就是72,000,000 / 100 = 720,000（即 10ms 才减到 0）
但因为绝大部分时候我们都是要1ms，所以uwTickFreq就固定等于1U，这一坨括号算出来永远等于1000。
这个设计的好处在于：当开发者需要调整系统心跳频率时，只需要修改uwTickFreq这一个宏定义，而不需要去修改底层的 SysTick 配置代码。HAL 库通过这种参数化的方式，提高了代码的可移植性和可维护性。
上图展示了 SysTick 中断的触发流程。当计数器减到 0 时，硬件自动将重装载值重新装入计数器，同时向 NVIC 发出中断请求，CPU 响应后进入 SysTick 中断服务函数。
在中断函数中写执行程序
了解了 SysTick 的工作原理后，我们就可以在中断函数中编写需要周期性执行的任务了。SysTick 的中断服务函数是SysTick_Handler()，在 HAL 库中，它默认会调用HAL_IncTick()来更新系统时钟计数。
每执行一次中断函数时经过一毫秒，每次给 static 变量 count 自加 1，当 count 等于 500 时使用HAL_GPIO_TogglePin翻转电平。这样，LED 就会以 500ms 为周期进行翻转，实现闪烁效果。
具体代码如下：
void SysTick_Handler(void) { HAL_IncTick(); static uint16_t count = 0; count++; if (count >= 500) { count = 0; HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin); } }这段代码的逻辑非常清晰：每次 SysTick 中断（每 1ms）进入一次，count 自加 1；当 count 累加到 500 时，说明已经过去了 500ms，此时翻转 LED 的电平状态，并将 count 清零重新计数。这样 LED 就会以 1Hz 的频率闪烁（亮 500ms，灭 500ms）。
最终
上图是最终的运行效果。可以看到，LED 按照预期的频率进行闪烁，说明中断配置和代码逻辑都正确无误。
外部中断
除了定时器中断，外部中断（EXTI）也是嵌入式开发中非常常用的中断类型。外部中断允许 GPIO 引脚在检测到电平变化（上升沿、下降沿或双边沿）时触发中断，非常适合用于按键检测、传感器信号触发等场景。
上图展示了外部中断的配置界面。在 CubeMX 中，我们可以为每个 GPIO 引脚单独配置外部中断模式，并选择触发方式（上升沿、下降沿或双边沿触发）。
与轮询方式相比，外部中断的最大优势在于实时性和效率。CPU 不需要持续检测引脚状态，只有当引脚电平发生变化时才会被中断唤醒，从而大大降低了 CPU 的占用率。
中断优先级
当系统中存在多个中断源时，中断优先级的配置就显得尤为重要。STM32 的中断优先级分为抢占优先级（Preemption Priority）和子优先级（Sub Priority）两部分。
抢占优先级决定了中断是否可以打断正在执行的其他中断。如果两个中断的抢占优先级相同，则它们之间不能互相打断，只能按照子优先级的高低依次响应。如果抢占优先级和子优先级都相同，则按照中断号的大小决定响应顺序。
上图展示了中断优先级的配置方法。在 CubeMX 中，我们可以为每个中断源分别设置抢占优先级和子优先级。数值越小，优先级越高。合理配置优先级可以确保关键任务（如紧急故障处理）能够及时响应，而不被次要中断阻塞。
外部中断/事件控制器原理图
外部中断/事件控制器（EXTI）的原理图如下所示。它负责将 GPIO 引脚的电平变化转换为中断请求信号，并传递给 NVIC 进行处理。
从原理图中可以看到，EXTI 支持两种输出模式：中断模式和事件模式。中断模式会触发 CPU 执行中断服务函数，而事件模式则可以直接触发其他外设的动作（如 DMA 传输），不需要 CPU 参与。在实际开发中，我们最常用的是中断模式。
回调函数
在 HAL 库的中断处理机制中，回调函数（Callback Function）扮演着非常重要的角色。HAL 库将中断处理分为两个层次：底层的中断服务函数（ISR）和上层的回调函数。
底层 ISR 负责处理硬件相关的操作，如清除中断标志位等；而回调函数则是 HAL 库留给用户的"钩子"，用户可以在回调函数中编写自己的业务逻辑，而不需要修改 HAL 库的底层代码。
上图展示了 HAL 库中断处理的整体流程。当外部中断触发时，CPU 跳转到对应的 ISR，ISR 完成硬件处理后调用回调函数，用户编写的业务逻辑就在回调函数中执行。
MX 配置 GPIO 端口，初始化端口记录上升沿或下降沿
在使用外部中断之前，我们需要先在 CubeMX 中完成 GPIO 的初始化配置。配置内容包括：引脚模式（输入/输出）、上下拉电阻、触发方式（上升沿/下降沿/双边沿）等。
上图展示了 GPIO 外部中断的配置界面。在配置时，我们需要将引脚模式设置为"External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection"（下降沿触发）或"Rising edge"（上升沿触发），具体取决于传感器的输出特性。
找到端点专属中断函数
配置完成后，CubeMX 会自动生成中断服务函数的框架。对于外部中断，每个引脚组（如 PA0-PA15）都有对应的中断服务函数，例如EXTI0_IRQHandler()对应 PA0 引脚的中断。
上图展示了中断服务函数的位置。在生成的代码中，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数负责处理中断标志位的清除，并调用对应的回调函数。
找到回调函数（弱函数）
HAL 库为每个外设都提供了默认的回调函数，这些函数被定义为"弱函数"（Weak Function），意味着用户可以重新定义同名的函数来覆盖默认实现，而不需要修改 HAL 库的源代码。
上图展示了回调函数的默认定义。对于外部中断，对应的回调函数是HAL_GPIO_EXTI_Callback()，它接收一个参数GPIO_Pin，用于指示具体是哪个引脚触发了中断。
自己写入
最后，我们需要在用户代码区重新实现这个回调函数，编写自己的业务逻辑。例如：
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { if (GPIO_Pin == SENSOR_Pin) { // 传感器触发，翻转 LED 状态 HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin); } }这样，当传感器引脚检测到设定的边沿触发时，就会自动进入回调函数，执行 LED 翻转操作。整个过程不需要 CPU 轮询，实现了高效的事件驱动处理。
