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ARM系统中断产生流程

2012-12-13 20:47 211 查看
 



中断源按照硬件位置分为外部中断源和内部中断源,外部中断源和内部中断源又包含子外部中断源和子内部中断源,如上图所示(画了一整天)。
1. 子内部中断源的产生
以UART0接收数据产生INT_RXD0中断为例,INT_RXD0产生后进入SUBSRCPND子中断源暂存寄存器,设置INT_RXD0对应的中断位,中断信号经过INTSUBMSK子中断屏蔽寄存器,如果INT_RXD0信号对应位没有被置位(屏蔽掉),中断信号继续向前传递,经过子内部中断源聚合器,将INT_RXD0聚合成对应的中断源信号INT_UART0,设置SRCPND中断源暂存寄存器里INT_UART0位,经过INTMSK中断屏蔽寄存器,如果INT_UART0信号没有被屏蔽掉,中断信号进入INTMOD中断模式寄存器判断是否为快速中断,如果被编程为快速中断,直接打断ARM内核,进入中断处理,如果中断信号为一般中断,进入中断优先级仲裁器进入优先级仲裁,如果INT_UART0信号为最高优先级或只有INT_UART0中断信号产生,则该中断信号被记录到INTPND最高优先级中断暂存寄存器,同时设置INTOFFSET的值为中断号28,最终将中断信号打断ARM内核进行中断处理。如果同时产生多个中断且INT_UART0不是最高优先级,则该中断信号不会被处理,等最高优先级信号处理完后,再次进行优先级仲裁,也就是说中断信号不消失,一直保存在SRCPND里,只到被处理为止。
2. 内部中断源的产生
该过程在子内部中断处理过程中已经包含,中断信号产生后直接进入SRCPND里,然后经历上述子内部中断后期处理过程。
3. 子外部中断的产生
外部中断源共有24个,其中EINT0~EINT3为外部中断源,EINT4_7,EINT8_23为复合中断源,他们包含有子外部中断源。
由于外部硬件直接挂接到I/O Ports(详见S3C2440A硬件手册第9章)上的,我们要想让外设硬件中断得到处理,要先从EINT0~EINT23里选择中断信号,我们以EINT11为例,介绍子外部中断处理过程。
通常CPU内部引出引脚都是复用的,也就是说一根CPU引脚可以有多种功能,可以设置其为输入信号线,输出信号线或中断信号线,要想让硬件产生中断,首先要对可以产生中断的引脚进行编程,设置该引脚为中断信号线。EINT11中断信号对应CPU引脚为GPG3,通过设置GPGCON[7:6] = 0b10,可以设置该引脚为中断信号线。
表3-14 GPGCON寄存器



设置了CPU管脚为中断信号线之后,还要通过设置EXTINT0寄存器来指定中断信号的触发方式:高电平触发,低电平触发,电平上升沿,下除沿,双沿触发。



图3-9 电平信号触发示意图
由于按键按下时让它产生中断,也就是从高电平变为低电平时产生(上节按键中断原理),因此我们设置EINT11中断信号的触发方式为下降沿触发,EXTINT1[14:12] = 0b01x
表3-15 EXTINT1寄存器



设置完触发方式之后,当外设中断信号线上的电平达到触发条件时,通过外部中断产生器产生中断信号,然后将子外部中断暂存寄存器EINTPND中对应的EINT11位置1,中断信号再进入EINTMSK子外部中断屏蔽寄存器,如果EINT11中断源信号没有被屏蔽,则EINT11中断信号进入子外部中断聚合器,复合成EINT8_23中断信号,然后再经历与前面子内部中断信号一样的处理机制。
(1)EINTPEND外部中断暂存寄存器
表3-16外部中断暂存寄存器(EINTPEND)

寄存器名

地址

是否读写

描述

复位默认值

EINTPEND
0x560000A8
R/W
外部中断信号暂存寄存器

0:没有中断请求信号

1:中断请求信号产生

0x0000000
 

EINTPEND



描述

初始值

EINT23
[23]
0 = 未产生中断 1 = 产生中断
0




EINT4
[4]
0 = 未产生中断 1 = 产生中断
0
保留位
[3:0]

0000
 
(2)EINTMASK外部中断屏蔽寄存器
表3-17外部中断屏蔽寄存器(EINTMASK)

寄存器名

地址

是否读写

描述

复位默认值

EINTMASK
0x560000A4
R/W
外部中断信号屏蔽寄存器

0:未屏蔽,中断可用

1:屏蔽中断信号

0x000FFFFF
 

EINTMASK



描述

初始值

EINT23
[23]
0 = 未屏蔽1 = 屏蔽中断
1




EINT4
[4]
0 = 未屏蔽1 = 屏蔽中断
1
保留位
[3:0]

1111
4. 外部中断源的产生
外部中断产生过程读者可以根据上面中断图自行分析。

按键控制LED灯实验

本实验分三个版本,分别针对三种开发板:友善之臂QQ2440,友善之臂MINI2440,天嵌TQ2440。每种开发板对应工程在:“sys_irq_开发板名”目录下。下面实验内容为针对MINI2440开发板。
head.s:
主要实现安装异常向量表,处理复位异常,初始化必要硬件,中断入口处理等功能。

;**********************************************************************

; 系统中断实验(MINI2440)

;**********************************************************************

GPBCON   EQU      0x56000010

GPBDAT    EQU      0x56000014        

         EXPORT SYS_IRQ

         AREA  SYS_IRQ,CODE,READONLY

         ENTRY

         ;**********************************************************************      

         ; 设置中断向量,除Reset和HandleIRQ外,其它异常都没有使用(如果不幸发生了,

         ; 将导致死机)

         ;**********************************************************************      

         ; 0x00: 复位Reset异常

         b       Reset

 

; 0x04: 未定义异常(未处理)

HandleUndef

         b       HandleUndef

 

; 0x08: 软件中断异常(未处理)

HandleSWI

         b       HandleSWI

 

; 0x0c: 指令预取异常(未处理)

HandlePrefetchAbt

         b       HandlePrefetchAbt

 

; 0x10: 数据访问中止异常(未处理)

HandleDataAbt

         b       HandleDataAbt

 

; 0x14: 未使用异常(未处理)

HandleNotUsed

         b       HandleNotUsed

 

; 0x18: 一般中断异常,跳往HandleIRQ

         b       HandleIRQ

 

; 0x1c: 快速中断异常(未处理)

HandleFIQ

           b       HandleFIQ

 

Reset                                                                          ; 复位异常处理入口

         ; 关闭看门狗

           ldr  r0, = 0x53000000

           mov  r1, #0

           str  r1, [r0]

           bl  initmem

         ldr     sp,     =0x32000000                                  ; 设置管理模式栈指针

           IMPORT uart_init

         bl  uart_init                                                       ; UART串口初始化

           IMPORT irq_init

         bl      irq_init                                                      ; 系统中断初始化

           IMPORT key_init

         bl  key_init                                                       ; 按键初始化

           IMPORT led_init

         bl  led_init                                                        ; LED灯初始化

         msr   cpsr_cxsf, #0xd2                                      ; 切换到中断模式下

         ldr     sp,     =0x31000000                                  ; 设置中断模式栈指针

 

         msr   cpsr_cxsf, #0x13                                      ; 返回管理模式

          

         ldr     lr,      =halt_loop                                       ; 设置管理模式下返回地址

           IMPORT main

         ldr     pc,     =main                                              ; 跳入主函数main里执行

           ;***********************************************************************

           ; 中断处理

           ;***********************************************************************

HandleIRQ

         sub  lr,lr,#4                                                                ; 修正返回地址

         stmdb  sp!,{r0-r12,lr}                                               ; 保存程序执行现场

         ldr  lr,=int_return                                                       ; 设置中断处理程序返回地址

           IMPORT handle_irq

         ldr  pc,=handle_irq                                           ; 跳入中断处理程序

 

int_return                                                                      ; 中断处理返回标签

           ldmia  sp!,{r0-r12,pc}^                                             恢复程序执行现场,返回继续执行

          

halt_loop

         b  halt_loop

initmem

         ldr  r0, =0x48000000

           ldr  r1, =0x48000034

         ;ldr  r2, =memdata

         adr  r2, memdata

initmemloop

           ldr  r3, [r2], #4

         str  r3, [r0], #4

         teq  r0, r1

         bne  initmemloop

         mov  pc,lr

 

memdata

           DCD 0x22000000                ;BWSCON

         DCD 0x00000700                 ;BANKCON0    

         DCD 0x00000700                 ;BANKCON1    

         DCD 0x00000700                 ;BANKCON2    

         DCD 0x00000700               ;BANKCON3             

         DCD 0x00000700                 ;BANKCON4    

           DCD 0x00000700                 ;BANKCON5    

         DCD 0x00018005                 ;BANKCON6    

         DCD 0x00018005                 ;BANKCON7    

           DCD 0x008e07a3                  ;REFRESH        

           DCD 0x000000b1                 ;BANKSIZE      

         DCD 0x00000030                 ;MRSRB6 

         DCD 0x00000030                 ;MRSRB7

         END                                                                                     ; 代码结束

该程序主要设置异常向量表,除了Reset异常和中断处理被处理以外,其它异常都未被处理,如果发生时,会产生死循环,Reset异常里主要实现了硬件的基本初始化,如:按键,LED灯等,设置栈指针,用于执行C程序,最后跳入C程序的main函数。在中断处理异常处理中首先修正返回地址,保存用户执行现场,跳入到中断处理例程中执行。
sys_init.c:
硬件初始化文件,里面包含LED,KEY的初始化函数。

#include "register.h"

#include "comm_fun.h"

 

#define        TXD0READY    (1<<2)      //发送数据状态OK

#define        RXD0READY   (1)            //接收数据状态OK

 

/* UART串口初始化 */

void uart_init()

{

         GPHCON |= 0xa0;                //GPH2,GPH3 used as TXD0,RXD0

                  GPHUP     = 0x0;                //GPH2,GPH3内部上拉

         ULCON0   = 0x03;             //8N1         

         UCON0     = 0x05;             //查询方式为轮询或中断;时钟选择为PCLK

         UFCON0 = 0x00;                 //不使用FIFO

                  UMCON0 = 0x00;                //不使用流控

         UBRDIV0 = 12;                   //波特率为57600,PCLK=12Mhz

}

 

/* UART串口单个字符打印函数 */

extern void putc(unsigned char c)

{

         while( ! (UTRSTAT0 & TXD0READY) );

         UTXH0 = c;

}

 

/* UART串口接受单个字符函数 */

extern unsigned char getc(void)

{

         while( ! (UTRSTAT0 & RXD0READY) );

         return URXH0;

}

 

/* UART串口字符串打印函数 */

extern int printk(const char* str)

{

         int i = 0;

         while( str[i] ){

                    utc( (unsigned char) str[i++] );

         }

         return i;

}

 

/* 按键初始化 */

int key_init()

{

// 设置K1,K2,K3,K4,K5,K6对应控制寄存器为中断模式

         GPGCON = (2<<0) | (2<<6) | (2<<10) | (2<<12) | (2<<14) | (2<<22);                  

         /*

        01x falling edge triggered下降沿触发

        10x Rising edge triggered上升沿触发

        11x Both edge triggered双沿触发

         */

           //  设置K1,K2,K3,K4,K5按键中断触发方式为上升沿触发

         EXTINT1 = (3<<0) | (3<<12) | (3<<20) | (3<<24) | (3<<28);     

           EXTINT2 = (3<<12);                              //  设置K6按键中断触发方式为上升沿触

           printk("按键初始化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]

 

/* 点亮对应num号led灯 */

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;

}

 

/* 关闭num号led灯 */

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;

}

 

/* 关闭全部led灯 */

extern int all_led_off(void)

{

         GPBDAT = GPBDAT | LED1 | LED2 | LED3 | LED4;

         return 0;

}

 

/* led灯初始化 */

int led_init(void)

{

         GPBCON = 0x15400;                             //设置GPB7为输出口

         all_led_off();

         printk("led初始化OK/r/n");

         return 0;

}

 

/* 中断初始化 */

void irq_init(void)

{

           // 打开KEY1~KEY6的屏蔽位

         INTMSK &= ~(1<<5);

         EINTMASK &= ~((1<<8) | (1<<11) | (1<<13) | (1<<14) | (1<<15) | (1<<19));

           printk("中断初始化OK/r/n");

}

该文件是相关硬件初始化程序,主要包含了看门狗驱动,按键驱动,系统中断驱动,LED驱动。
    handle_irq.c:
中断处理函数,查出中断源,中断处理,清除中断源。

#include "register.h"

#include "comm_fun.h"

 

#define EINT_Key_REQUEST       5                // Key中断源中断号(6个按键全部使用外部子中断)

#define K1_EINT_BIT                   (1<<8)       // K1外部子中断位

#define K2_EINT_BIT                   (1<<11)     // K2外部子中断位

#define K3_EINT_BIT                   (1<<13)     // K3外部子中断位

#define K4_EINT_BIT                   (1<<14)     // K4外部子中断位

#define K5_EINT_BIT                   (1<<15)     // K5外部子中断位

#define K6_EINT_BIT                   (1<<19)     // K6外部子中断位

/* 系统中断处理函数 */

void handle_irq()

{

         unsigned long irqOffSet = INTOFFSET;          // 取得中断号

           all_led_off();                                                               // 关闭全部Led灯

           if(EINT_Key_REQUEST==irqOffSet){                    // Key中断产生(6个按键使用一个总中断号)

                    if(K1_EINT_BIT & EINTPEND){

                             led_on(1);                                                 // 点亮Led1

                           printk("Key1 pressed/r/n");

                             EINTPEND &= K1_EINT_BIT;             // 清除外部子中断源

                    }else if(K2_EINT_BIT & EINTPEND){

                             led_on(2);                                                 // 点亮Led2

                           printk("Key2 pressed/r/n");

                             EINTPEND &= K2_EINT_BIT;             // 清除外部子中断源

                    }else if(K3_EINT_BIT & EINTPEND){

                             led_on(3);                                                 // 点亮Led3

                           printk("Key3 pressed/r/n");

                             EINTPEND &= K3_EINT_BIT;             // 清除外部子中断源

                    }else if(K4_EINT_BIT & EINTPEND){

                             led_on(4);                                                 // 点亮Led4

                           printk("Key4 pressed/r/n");

                             EINTPEND &= K4_EINT_BIT;             // 清除外部子中断源

                    }else if(K5_EINT_BIT & EINTPEND){

                             all_led_off(1);                                           // 熄灭全部Led

                           printk("Key5 pressed/r/n");

                             EINTPEND &= K5_EINT_BIT;             // 清除外部子中断源

                  }else if(K6_EINT_BIT & EINTPEND){

                             all_led_on();                                             // 点亮全部Led

                           printk("Key6 pressed/r/n");

                             EINTPEND &= K6_EINT_BIT;             // 清除外部子中断源

                    }

         }

           SRCPND &= (1<<irqOffSet);                                   // 清除中断源

           INTPND = INTPND;                                                 // 清除中断结果

}

main.c:
包含主函数和延时函数,主要实现字符串的循环打印。
#include "register.h"
#include "comm_fun.h"
 
/* 延时 */
void delay(int msec)
{
         int i, j;
         for(i = 1000; i > 0; i--)
                    for(j = msec*10; j > 0; j--)
                    /* do nothing */;
}
 
/* 主函数 */
int main()
{
         while(1)
         {
              printk("main函数在运行.../r/n");
             delay(5);              //delay
       }
       return 0;
}
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