GPIO、定时器与中断
本文性质声明：本机无开发板，全部内容未实测，为手册级框架。站内对照：conc-mutex（临界区与数据竞争实测）、os-scheduling（优先级与调度延迟）、c-restricted-environment-and-volatile（volatile 与寄存器）。
一、GPIO 的输出模式：推挽 vs 开漏
| 模式 | 行为 | 用途 |
|---|---|---|
| 推挽（push-pull） | 输出强 0 或强 1，能灌/拉电流 | 驱动 LED、MOS 管、电平信号 |
| 开漏（open-drain） | 只能拉低或浮空（高阻） | 线与（多设备共享一根线）、电平转换（上拉电阻到目标电平）、I2C |
开漏 + 上拉的三个场合：多主共享总线（I2C/1-Wire）、电平不匹配（3.3V MCU 驱动 5V 传感器：开漏 + 上拉到 5V，MCU 只拉低——本站 win-audio 量过的跨电压场景的 GPIO 版）、以及”断电时不让它拖累总线”。
输入侧：上拉/下拉/浮空三选一。浮空输入在干扰下乱跳（CMOS 输入阻抗极高，天线效应）——没用到的引脚也要配：要么上拉、要么模拟模式，这是低功耗和 EMC 的共同要求。施密特触发输入能消抖，但别依赖它做按键消抖（第二节）。
二、按键消抖：硬件与状态机两条路
机械触点的弹跳持续 1–20ms——不处理就是一次按下被读成多次。
硬件三法：RC 低通 + 施密特触发器（经典，省软件）、专用消抖芯片、MCU 内置的数字滤波器（有的定时器有输入滤波配置）。软件两法：
- 延时法（简单粗暴）：检测到按下
delay(20ms)再读——阻塞式，浪费 CPU，只适合初始化或裸机小循环。 - 状态机法（推荐）：定时器（如 5ms tick）里采样，用计数窗口确认：
// 每 5ms 调一次：连续 4 次同状态才认为稳定
if (raw == last_raw) { if (cnt < 4) cnt++; }
else { cnt = 0; last_raw = raw; }
if (cnt == 4) report_stable(last_raw); // 消抖后的稳定状态状态机法还能直接带上长按/连发/组合键：稳定为按下后开始计时，>1s 报长按、之后每 200ms 报连发——旋钮和键盘的手感全靠这层。中断 + 定时器窗口的组合（中断唤醒、定时器确认）兼顾低功耗和可靠。
三、定时器：计数、PWM、捕获
通用定时器的三种用法，都建立在”预分频器 + 自动重装载计数器”上：
- 基本计数/时基：
PSC分频时钟，ARR定周期——整个系统的心跳（RTOS 的 tick、消抖窗口、超时计时）。SysTick 是 Cortex-M 内置的专用时基（24 位递减），RTOS 通常优先用它。 - PWM：
CNT < CCR输出一种电平、反之另一种——占空比 = CCR/ARR。三板斧：中心对齐 vs 边沿对齐（电机控制关心）、死区（半桥上下管不能同时导通——高级定时器的互补输出+死区插入就是为它）、分辨率陷阱（ARR 定小了占空比调不细，电机高频啸叫的常见原因）。 - 输入捕获：记录外部事件发生时的
CNT值——测频率/占空比/脉宽。测高频用间接法：两个捕获边沿的差值 ÷ 时钟频率。超声波测距、红外解码、编码器读数都走这条路。正交编码器接口（QEI，有的定时器带）把 A/B 相的解码也硬件化了。
定时器的 DMA 联动是性能分水岭：PWM 的 CCR 数组用 DMA 自动搬运（波形合成不占 CPU）、ADC 结果用 DMA 收（emb-adc 会展开）。
四、中断优先级：分组、嵌套与临界区
NVIC 的优先级机制（emb-mcu 提过数值小=优先级高）：
- 抢占优先级 vs 子优先级：
NVIC_SetPriorityGrouping把 8 位优先级切成两段。抢占优先级决定嵌套（高的打断低的），子优先级只决定同抢占级时的排队（不嵌套）。分组设错 = “明明配了优先级却看到中断嵌套了”。 - 优先级位数由芯片定：M3 常见可配 4 位（16 级），M0 只有 2 位——移植代码时别假设级数。
- 同优先级不嵌套：低抢占级的中断处理中，同级的后来者排队——临界区的黄金窗口：把”读改写共享变量”的中断源临时降到比使用者低一档，或用
__disable_irq()包住几个指令。
临界区的三条军规：能短必短（本站实测过：一次条件变量唤醒 11.35µs = 186 次原子自旋交接——中断里做的事要按这个尺度掂量）；中断里不能等锁（等 = 死等，持锁的中断处理进不来）；ISR 和任务共享的数据，要么 volatile + 单字访问，要么关中断保护复合操作（本站 c-restricted-environment 与 conc-mutex 分别从语言和并发侧讲过）。
五、排障索引
| 症状 | 入口 |
|---|---|
| 按键一次触发多次 | 没消抖（第二节）；或消抖阈值低于弹跳时长 |
| PWM 高频啸叫 | ARR 太小分辨率不足；死区没配（半桥） |
| 测频在高频时偏低 | 捕获中断处理太慢漏边沿；改用 DMA/定时器从模式 |
| 中断优先级不生效 | 分组理解错（子优先级不嵌套）；位数配超了被截断 |
| 偶发死机 | 中断里调了会阻塞的东西；临界区里嵌套了中断改共享数据 |
| 低功耗下电流大 | IO 浮空、定时器时钟没关（emb-lowpower） |
六、未实测清单
- 本文所有 GPIO/定时器行为——无开发板，未测。
- 具体型号的寄存器与中断级数——以你的 Reference Manual 为准。
- 消抖/PWM 的实测效果——未测。
- 用户 Linux 开发机上的 RV1103 项目外设——该机不可达，未涉及。