2. GPIO驱动与中断：GPIO模式配置、轮询读取、外部中断触发、中断优先级

好，咱们进入第二章。这一章讲的是智能手表最底层的交互——按键和唤醒。说白了，就是手表上的那几个物理按键，怎么让芯片知道「我被按了」。

我个人习惯把GPIO驱动比作「芯片的触觉神经」。你想想看，手表就那么几个按键，但背后涉及的模式配置、轮询还是中断、优先级打架，坑其实不少。我当年做第一款手表原型时，就因为在中断优先级上偷了个懒，结果按一下表冠，屏幕闪一下，蓝牙断一次……嗯，那场面，至今难忘。

2.1 GPIO模式配置：别让引脚「裸奔」

GPIO的模式配置，是驱动开发的第一步。很多新手上来就写GPIO_Init()，但里面的参数到底怎么填，其实大有讲究。

智能手表的按键，通常连接到一个GPIO引脚。这个引脚需要配置成什么模式？

• 输入模式：检测按键是高电平还是低电平。
• 上拉/下拉电阻：按键没按下时，引脚电平不能悬空。我建议内部上拉，这样按键按下时接地，读取到低电平。
• 施密特触发器：开启。防止按键抖动带来的毛刺误触发。

代码示例（基于STM32 HAL库）：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  // 开启GPIOA时钟

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;          // 按键接在PA0
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;    // 输入模式
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;        // 内部上拉
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速即可

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

这里有个细节：Speed参数。按键是低频信号，用低速模式就够了。用高速反而可能引入不必要的功耗和噪声。我在项目中遇到过有人把按键引脚配成高速，结果功耗多了几十微安，找了好久才发现。

2.2 轮询读取：简单但「费电」

轮询，就是CPU不停地去读引脚电平。代码写起来最简单：

while (1) {
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) {
        // 按键被按下
        HAL_Delay(20); // 简单消抖
        // 执行按键处理
    }
}

但问题来了——CPU一直在跑。你想想看，手表待机时，CPU本来可以睡觉的，结果因为轮询，每隔几毫秒就得醒一次。这功耗，电池扛不住。

轮询不是不能用，但场景有限：

• 调试阶段，快速验证硬件连接
• 非低功耗场景，比如充电时
• 按键频率极高，中断响应不过来（但手表按键不可能）

2.3 外部中断触发：让芯片「睡等」按键

这才是智能手表该用的方式。外部中断，就是让GPIO引脚的电平变化去唤醒CPU。

配置外部中断，需要做几件事：

1. 配置GPIO为中断模式
2. 选择触发边沿（上升沿、下降沿、双边沿）
3. 编写中断服务函数（ISR）
4. 在中断服务函数中处理按键逻辑

代码示例：

// 配置PA0为外部中断，下降沿触发（按键按下时从高到低）
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; // 下降沿触发
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 配置NVIC（嵌套向量中断控制器）
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 0); // 优先级设为2
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

中断服务函数：

void EXTI0_IRQHandler(void) {
    // 检查中断标志位
    if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_PIN_0) != RESET) {
        // 清除中断标志位（必须！）
        __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_0);
        
        // 按键处理——注意：这里要尽量短
        // 通常只设置一个标志位，主循环去处理
        g_button_pressed = 1;
    }
}

2.4 中断优先级：谁先「插队」？

智能手表里不止一个中断。按键中断、定时器中断、蓝牙中断、传感器中断……它们同时发生时，谁先响应？这就是优先级的事。

中断优先级，说白了就是「插队权」。数值越小，优先级越高。

中断源	推荐优先级	理由
按键中断	2（较高）	用户交互，需要快速响应
定时器中断	3（中等）	周期性任务，可容忍少量延迟
蓝牙中断	4（较低）	数据包可以重传，优先级可低
传感器中断	5（最低）	数据采集，延迟几十毫秒没问题

为什么按键中断优先级要高？因为用户按了键，期望立即看到反馈。如果被蓝牙中断堵住了，屏幕半天没反应，用户会以为手表死机了。

另外，还要注意中断嵌套。高优先级中断可以打断低优先级中断。但嵌套层数不宜过多，否则栈空间容易溢出。我一般控制在3层以内。

2.5 综合设计：按键唤醒与防抖

智能手表的按键，还有一个特殊需求——唤醒。手表待机时，CPU进入睡眠模式。按键按下时，通过外部中断把CPU唤醒。

实现方式：

• 配置按键引脚为外部中断，下降沿触发
• CPU进入睡眠前，使能该中断
• 按键按下 → 中断触发 → CPU唤醒 → 执行按键处理

但这里有个经典问题——按键抖动。机械按键在按下和释放的瞬间，电平会多次跳变。如果不处理，一次按键可能触发多次中断。

我的做法是：

1. 中断触发后，立即关闭该中断（防止重复触发）
2. 启动一个10ms的定时器
3. 定时器到期后，重新读取引脚电平，确认按键状态
4. 重新使能中断

代码思路：

void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_PIN_0) != RESET) {
        __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_0);
        
        // 1. 关闭中断，防止抖动
        HAL_NVIC_DisableIRQ(EXTI0_IRQn);
        
        // 2. 启动10ms定时器做消抖
        HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
        // 定时器回调里再读取按键状态
    }
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim->Instance == TIM2) {
        // 3. 重新读取按键
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) {
            // 确认按键按下
            g_button_pressed = 1;
        }
        // 4. 重新使能中断
        HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
    }
}

下一章，我们会讲定时器与PWM——手表的震动马达和屏幕背光，就靠它了。