ARM系統(tǒng)中斷產(chǎn)生流程

作者：時間：2016-11-20 來源：網(wǎng)絡(luò)

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中斷源按照硬件位置分為外部中斷源和內(nèi)部中斷源，外部中斷源和內(nèi)部中斷源又包含子外部中斷源和子內(nèi)部中斷源，如上圖所示（畫了一整天）。
1.子內(nèi)部中斷源的產(chǎn)生
以UART0接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生INT_RXD0中斷為例，INT_RXD0產(chǎn)生后進入SUBSRCPND子中斷源暫存寄存器，設(shè)置INT_RXD0對應(yīng)的中斷位，中斷信號經(jīng)過INTSUBMSK子中斷屏蔽寄存器，如果INT_RXD0信號對應(yīng)位沒有被置位（屏蔽掉），中斷信號繼續(xù)向前傳遞，經(jīng)過子內(nèi)部中斷源聚合器，將INT_RXD0聚合成對應(yīng)的中斷源信號INT_UART0，設(shè)置SRCPND中斷源暫存寄存器里INT_UART0位，經(jīng)過INTMSK中斷屏蔽寄存器，如果INT_UART0信號沒有被屏蔽掉，中斷信號進入INTMOD中斷模式寄存器判斷是否為快速中斷，如果被編程為快速中斷，直接打斷ARM內(nèi)核，進入中斷處理，如果中斷信號為一般中斷，進入中斷優(yōu)先級仲裁器進入優(yōu)先級仲裁，如果INT_UART0信號為最高優(yōu)先級或只有INT_UART0中斷信號產(chǎn)生，則該中斷信號被記錄到INTPND最高優(yōu)先級中斷暫存寄存器，同時設(shè)置INTOFFSET的值為中斷號28，最終將中斷信號打斷ARM內(nèi)核進行中斷處理。如果同時產(chǎn)生多個中斷且INT_UART0不是最高優(yōu)先級，則該中斷信號不會被處理，等最高優(yōu)先級信號處理完后，再次進行優(yōu)先級仲裁，也就是說中斷信號不消失，一直保存在SRCPND里，只到被處理為止。
2.內(nèi)部中斷源的產(chǎn)生
該過程在子內(nèi)部中斷處理過程中已經(jīng)包含，中斷信號產(chǎn)生后直接進入SRCPND里，然后經(jīng)歷上述子內(nèi)部中斷后期處理過程。
3.子外部中斷的產(chǎn)生
外部中斷源共有24個，其中EINT0~EINT3為外部中斷源，EINT4_7，EINT8_23為復(fù)合中斷源，他們包含有子外部中斷源。
由于外部硬件直接掛接到I/O Ports（詳見S3C2440A硬件手冊第9章）上的，我們要想讓外設(shè)硬件中斷得到處理，要先從EINT0~EINT23里選擇中斷信號，我們以EINT11為例，介紹子外部中斷處理過程。
通常CPU內(nèi)部引出引腳都是復(fù)用的，也就是說一根CPU引腳可以有多種功能，可以設(shè)置其為輸入信號線，輸出信號線或中斷信號線，要想讓硬件產(chǎn)生中斷，首先要對可以產(chǎn)生中斷的引腳進行編程，設(shè)置該引腳為中斷信號線。EINT11中斷信號對應(yīng)CPU引腳為GPG3，通過設(shè)置GPGCON[7:6] = 0b10，可以設(shè)置該引腳為中斷信號線。
表3-14 GPGCON寄存器

設(shè)置了CPU管腳為中斷信號線之后，還要通過設(shè)置EXTINT0寄存器來指定中斷信號的觸發(fā)方式：高電平觸發(fā)，低電平觸發(fā)，電平上升沿，下除沿，雙沿觸發(fā)。

圖3-9電平信號觸發(fā)示意圖
由于按鍵按下時讓它產(chǎn)生中斷，也就是從高電平變?yōu)榈碗娖綍r產(chǎn)生(上節(jié)按鍵中斷原理)，因此我們設(shè)置EINT11中斷信號的觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)，EXTINT1[14:12] = 0b01x
表3-15 EXTINT1寄存器

設(shè)置完觸發(fā)方式之后，當外設(shè)中斷信號線上的電平達到觸發(fā)條件時，通過外部中斷產(chǎn)生器產(chǎn)生中斷信號，然后將子外部中斷暫存寄存器EINTPND中對應(yīng)的EINT11位置1，中斷信號再進入EINTMSK子外部中斷屏蔽寄存器，如果EINT11中斷源信號沒有被屏蔽，則EINT11中斷信號進入子外部中斷聚合器，復(fù)合成EINT8_23中斷信號，然后再經(jīng)歷與前面子內(nèi)部中斷信號一樣的處理機制。
（1）EINTPEND外部中斷暫存寄存器
表3-16外部中斷暫存寄存器（EINTPEND）

寄存器名	地址	是否讀寫	描述	復(fù)位默認值
EINTPEND	0x560000A8	R/W	外部中斷信號暫存寄存器 0：沒有中斷請求信號 1：中斷請求信號產(chǎn)生	0x0000000

EINTPEND	位	描述	初始值
EINT23	[23]	0 =未產(chǎn)生中斷1 =產(chǎn)生中斷	0
…	…	…	…
EINT4	[4]	0 =未產(chǎn)生中斷1 =產(chǎn)生中斷	0
保留位	[3:0]	無	0000

（2）EINTMASK外部中斷屏蔽寄存器
表3-17外部中斷屏蔽寄存器（EINTMASK）

寄存器名	地址	是否讀寫	描述	復(fù)位默認值
EINTMASK	0x560000A4	R/W	外部中斷信號屏蔽寄存器 0：未屏蔽，中斷可用 1：屏蔽中斷信號	0x000FFFFF

EINTMASK	位	描述	初始值
EINT23	[23]	0 =未屏蔽1 =屏蔽中斷	1
…	…	…	…
EINT4	[4]	0 =未屏蔽1 =屏蔽中斷	1
保留位	[3:0]	無	1111

4.外部中斷源的產(chǎn)生
外部中斷產(chǎn)生過程讀者可以根據(jù)上面中斷圖自行分析。

按鍵控制LED燈實驗

本實驗分三個版本，分別針對三種開發(fā)板：友善之臂QQ2440，友善之臂MINI2440，天嵌TQ2440。每種開發(fā)板對應(yīng)工程在：“sys_irq_開發(fā)板名”目錄下。下面實驗內(nèi)容為針對MINI2440開發(fā)板。
head.s：
主要實現(xiàn)安裝異常向量表，處理復(fù)位異常，初始化必要硬件，中斷入口處理等功能。

;**********************************************************************
;系統(tǒng)中斷實驗（MINI2440）
;**********************************************************************
GPBCONEQU0x56000010
GPBDATEQU0x56000014
EXPORT SYS_IRQ
AREASYS_IRQ,CODE,READONLY
ENTRY
;**********************************************************************
;設(shè)置中斷向量,除Reset和HandleIRQ外，其它異常都沒有使用(如果不幸發(fā)生了，
;將導(dǎo)致死機)
;**********************************************************************
; 0x00:復(fù)位Reset異常
bReset

; 0x04:未定義異常（未處理）
HandleUndef
bHandleUndef

; 0x08:軟件中斷異常（未處理）
HandleSWI
bHandleSWI

; 0x0c:指令預(yù)取異常（未處理）
HandlePrefetchAbt
bHandlePrefetchAbt

; 0x10:數(shù)據(jù)訪問中止異常（未處理）
HandleDataAbt
bHandleDataAbt

; 0x14:未使用異常（未處理）
HandleNotUsed
bHandleNotUsed

; 0x18:一般中斷異常，跳往HandleIRQ
bHandleIRQ

; 0x1c:快速中斷異常（未處理）
HandleFIQ
bHandleFIQ

Reset;復(fù)位異常處理入口
;關(guān)閉看門狗
ldrr0, = 0x53000000
movr1, #0
strr1, [r0]

blinitmem

ldrsp,=0x32000000;設(shè)置管理模式棧指針

IMPORT uart_init
bluart_init; UART串口初始化

IMPORT irq_init
blirq_init;系統(tǒng)中斷初始化

IMPORT key_init
blkey_init;按鍵初始化

IMPORT led_init
blled_init; LED燈初始化

msrcpsr_cxsf, #0xd2;切換到中斷模式下
ldrsp,=0x31000000;設(shè)置中斷模式棧指針

msrcpsr_cxsf, #0x13;返回管理模式

ldrlr,=halt_loop;設(shè)置管理模式下返回地址
IMPORT main
ldrpc,=main;跳入主函數(shù)main里執(zhí)行
;***********************************************************************
;中斷處理
;***********************************************************************
HandleIRQ
sublr,lr,#4;修正返回地址
stmdbsp!,{r0-r12,lr};保存程序執(zhí)行現(xiàn)場
ldrlr,=int_return;設(shè)置中斷處理程序返回地址
IMPORT handle_irq
ldrpc,=handle_irq;跳入中斷處理程序

int_return;中斷處理返回標簽
ldmiasp!,{r0-r12,pc}^恢復(fù)程序執(zhí)行現(xiàn)場，返回繼續(xù)執(zhí)行

halt_loop
bhalt_loop

initmem
ldrr0, =0x48000000
ldrr1, =0x48000034
;ldrr2, =memdata
adrr2, memdata
initmemloop
ldrr3, [r2], #4
strr3, [r0], #4
teqr0, r1
bneinitmemloop
movpc,lr

memdata
DCD0x22000000;BWSCON
DCD0x00000700;BANKCON0
DCD0x00000700;BANKCON1
DCD0x00000700;BANKCON2
DCD0x00000700;BANKCON3
DCD0x00000700;BANKCON4
DCD0x00000700;BANKCON5
DCD0x00018005;BANKCON6
DCD0x00018005;BANKCON7
DCD0x008e07a3;REFRESH
DCD0x000000b1;BANKSIZE
DCD0x00000030;MRSRB6
DCD0x00000030;MRSRB7

END;代碼結(jié)束

該程序主要設(shè)置異常向量表，除了Reset異常和中斷處理被處理以外，其它異常都未被處理，如果發(fā)生時，會產(chǎn)生死循環(huán)，Reset異常里主要實現(xiàn)了硬件的基本初始化，如：按鍵，LED燈等，設(shè)置棧指針，用于執(zhí)行C程序，最后跳入C程序的main函數(shù)。在中斷處理異常處理中首先修正返回地址，保存用戶執(zhí)行現(xiàn)場，跳入到中斷處理例程中執(zhí)行。
sys_init.c：
硬件初始化文件，里面包含LED，KEY的初始化函數(shù)。

#include "register.h"
#include "comm_fun.h"

#defineTXD0READY(1<<2)//發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)OK
#defineRXD0READY(1)//接收數(shù)據(jù)狀態(tài)OK

/* UART串口初始化*/
void uart_init()
{
GPHCON |= 0xa0;//GPH2,GPH3 used as TXD0,RXD0
GPHUP= 0x0;//GPH2,GPH3內(nèi)部上拉
ULCON0= 0x03;//8N1
UCON0= 0x05;//查詢方式為輪詢或中斷;時鐘選擇為PCLK
UFCON0 = 0x00;//不使用FIFO
UMCON0 = 0x00;//不使用流控
UBRDIV0 = 12;//波特率為57600,PCLK=12Mhz
}

/* UART串口單個字符打印函數(shù)*/
extern void putc(unsigned char c)
{
while( ! (UTRSTAT0 & TXD0READY) );
UTXH0 = c;
}

/* UART串口接受單個字符函數(shù)*/
extern unsigned char getc(void)
{
while( ! (UTRSTAT0 & RXD0READY) );
return URXH0;
}

/* UART串口字符串打印函數(shù)*/
extern int printk(const char* str)
{
int i = 0;
while( str[i] ){
utc( (unsigned char) str[i++] );
}
return i;
}

/*按鍵初始化*/
int key_init()
{
//設(shè)置K1,K2,K3,K4,K5,K6對應(yīng)控制寄存器為中斷模式
GPGCON = (2<<0) | (2<<6) | (2<<10) | (2<<12) | (2<<14) | (2<<22);
/*
01x falling edge triggered下降沿觸發(fā)
10x Rising edge triggered上升沿觸發(fā)
11x Both edge triggered雙沿觸發(fā)
*/
//設(shè)置K1，K2，K3，K4，K5按鍵中斷觸發(fā)方式為上升沿觸發(fā)
EXTINT1 = (3<<0) | (3<<12) | (3<<20) | (3<<24) | (3<<28);
EXTINT2 = (3<<12);//設(shè)置K6按鍵中斷觸發(fā)方式為上升沿觸
printk("按鍵初始化OK/r/n");
return 0;
}

/* Led1~Led4初始化*/
#define LED1(1<<5)//LED1 GPBDAT[5]
#define LED2(1<<6)//LED2 GPBDAT[6]
#define LED3(1<<7)//LED3 GPBDAT[7]
#define LED4(1<<8)//LED4 GPBDAT[8]

/*點亮對應(yīng)num號led燈*/
extern int led_on(int num)
{
switch(num)
{
case 1:
GPBDAT = GPBDAT & ~LED1; break;
case 2:
GPBDAT = GPBDAT & ~LED2; break;
case 3:
GPBDAT = GPBDAT & ~LED3; break;
case 4:
GPBDAT = GPBDAT & ~LED4; break;
default:
return 0;
}
return num;
}

/*關(guān)閉num號led燈*/
extern int led_off(int num)
{
switch(num)
{
case 1:
GPBDAT = GPBDAT | LED1; break;
case 2:
GPBDAT = GPBDAT | LED2; break;
case 3:
GPBDAT = GPBDAT | LED3; break;
case 4:
GPBDAT = GPBDAT | LED4; break;
default:
return 0;
}
return num;
}

/*關(guān)閉全部led燈*/
extern int all_led_off(void)
{
GPBDAT = GPBDAT | LED1 | LED2 | LED3 | LED4;
return 0;
}

/* led燈初始化*/
int led_init(void)
{
GPBCON = 0x15400;//設(shè)置GPB7為輸出口
all_led_off();
printk("led初始化OK/r/n");
return 0;
}

/*中斷初始化*/
void irq_init(void)
{
//打開KEY1~KEY6的屏蔽位
INTMSK &= ~(1<<5);
EINTMASK &= ~((1<<8) | (1<<11) | (1<<13) | (1<<14) | (1<<15) | (1<<19));
printk("中斷初始化OK/r/n");
}

該文件是相關(guān)硬件初始化程序，主要包含了看門狗驅(qū)動，按鍵驅(qū)動，系統(tǒng)中斷驅(qū)動，LED驅(qū)動。
handle_irq.c:
中斷處理函數(shù)，查出中斷源，中斷處理，清除中斷源。

#include "register.h"
#include "comm_fun.h"

#define EINT_Key_REQUEST5// Key中斷源中斷號（6個按鍵全部使用外部子中斷）
#define K1_EINT_BIT(1<<8)// K1外部子中斷位
#define K2_EINT_BIT(1<<11)// K2外部子中斷位
#define K3_EINT_BIT(1<<13)// K3外部子中斷位
#define K4_EINT_BIT(1<<14)// K4外部子中斷位
#define K5_EINT_BIT(1<<15)// K5外部子中斷位
#define K6_EINT_BIT(1<<19)// K6外部子中斷位
/*系統(tǒng)中斷處理函數(shù)*/
void handle_irq()
{
unsigned long irqOffSet = INTOFFSET;//取得中斷號
all_led_off();//關(guān)閉全部Led燈
if(EINT_Key_REQUEST==irqOffSet){// Key中斷產(chǎn)生（6個按鍵使用一個總中斷號）
if(K1_EINT_BIT & EINTPEND){
led_on(1);//點亮Led1
printk("Key1 pressed/r/n");
EINTPEND &= K1_EINT_BIT;//清除外部子中斷源
}else if(K2_EINT_BIT & EINTPEND){
led_on(2);//點亮Led2
printk("Key2 pressed/r/n");
EINTPEND &= K2_EINT_BIT;//清除外部子中斷源
}else if(K3_EINT_BIT & EINTPEND){
led_on(3);//點亮Led3
printk("Key3 pressed/r/n");
EINTPEND &= K3_EINT_BIT;//清除外部子中斷源
}else if(K4_EINT_BIT & EINTPEND){
led_on(4);//點亮Led4
printk("Key4 pressed/r/n");
EINTPEND &= K4_EINT_BIT;//清除外部子中斷源
}else if(K5_EINT_BIT & EINTPEND){
all_led_off(1);//熄滅全部Led
printk("Key5 pressed/r/n");
EINTPEND &= K5_EINT_BIT;//清除外部子中斷源
}else if(K6_EINT_BIT & EINTPEND){
all_led_on();//點亮全部Led
printk("Key6 pressed/r/n");
EINTPEND &= K6_EINT_BIT;//清除外部子中斷源
}
}
SRCPND &= (1<INTPND = INTPND;//清除中斷結(jié)果
}

main.c:
包含主函數(shù)和延時函數(shù)，主要實現(xiàn)字符串的循環(huán)打印。
#include "register.h"
#include "comm_fun.h"

/*延時*/
void delay(int msec)
{
int i, j;
for(i = 1000; i > 0; i--)
for(j = msec*10; j > 0; j--)
/* do nothing */;
}

/*主函數(shù)*/
int main()
{
while(1)
{
printk("main函數(shù)在運行.../r/n");
delay(5);//delay
}
return 0;
}

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