ZYNQ中ARM架构简析（2）——中断

ZYNQ中的中断与传统ARM架构中基本一致，包括软件中断（SGI）、CPU私有外设中断（PPI）以及共享外设中断（SPI）。区别在于私有外设中断和共享外设中断中含有PL侧引入的中断。
中断的概念在本文中不再陈述，如果不了解的话，可以直接搜索一下即可。
ZYNQ7000的中断控制器是基于ARM GIC 1.0版本，

1. 软中断
   软中断包含16个中断信号，都可以分配给任意一个或多个CPU。
   
   

2. 私有中断
   私有中断包括global timer，private timer，watch dog以及PL侧中断。这其中包含了FIQ（快中断），属于ARM架构的独有特性。
   
   

3. 共享中断
   共享中断主要包含各个外设的中断，以及PL侧的常规中断。
   
   三种中断的优先级可以在寄存器中进行配置，每一个中断都会对应一个ID，对每个ID配置相应的优先级，如果两个中断的优先级相同，则同时发生时，选择ID小的先执行。

下面代码是初始化timer的中断函数，为lwip例程中的代码片段。

void platform_setup_interrupts(void)
{
	Xil_ExceptionInit();

	XScuGic_DeviceInitialize(INTC_DEVICE_ID);

	/*
	 * Connect the interrupt controller interrupt handler to the hardware
	 * interrupt handling logic in the processor.
	 */
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_IRQ_INT,
			(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_DeviceInterruptHandler,
			(void *)INTC_DEVICE_ID);
	/*
	 * Connect the device driver handler that will be called when an
	 * interrupt for the device occurs, the handler defined above performs
	 * the specific interrupt processing for the device.
	 */
	XScuGic_RegisterHandler(INTC_BASE_ADDR, TIMER_IRPT_INTR,
					(Xil_ExceptionHandler)timer_callback,
					(void *)&TimerInstance);
	/*
	 * Enable the interrupt for scu timer.
	 */
	XScuGic_EnableIntr(INTC_DIST_BASE_ADDR, TIMER_IRPT_INTR);

	return;
}
void platform_enable_interrupts()
{
	/*
	 * Enable non-critical exceptions.
	 */
	Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ);
	XScuTimer_EnableInterrupt(&TimerInstance);
	return;
}

Xil_ExceptionInit 用于初始化异常向量表；
Xil_ExceptionRegisterHandler 在异常向量表中配置中断的回调函数；
XScuGic_RegisterHandler 在中断向量表中配置相应中断的回调函数；
XScuGic_EnableIntr 使能timer中断；
Xil_ExceptionEnableMask 使能异常中的中断；

有人会弄混异常和中断的关系。中断是属于异常的子集的，也就是说中断其实是异常其中的一种。
异常向量其实是一张表格，每个格子里存放的是一个地址，或者是一个跳转命令，不管是哪个，其目的都是让PC跳转到真正处理异常的代码的地方。
中断也含有一张表格，被称为中断向量表，每个格子中存放相应中断ID的跳转地址。

当发生中断时，会触发异常，根据异常向量表中中断的地址跳转到中断的向量表中去，再根据中断向量表中中断的ID去跳转到相应ID的执行地址。

再回过头来，看上面的代码就可以理解了，Xil_ExceptionRegisterHandler是将中断的回调函数地址写入异常向量表中，XScuGic_RegisterHandler则是将timer中断的回调函数写入中断向量表中。之后再分步进行使能，确保可以正常工作。

小问题：为什么FIQ比IRQ快？
两个原因。
一、如下图所示，FIQ的回调函数是紧挨着中断向量表存放的，在读取中断向量表时，已经将相应的指令读入到I-Cache中，因此节省了读取时间，具体可参见上一篇文章中关于cache的内容。

二、FIQ包含独立的r8-r12寄存器，在进行模式切换的过程中，比IRQ需要压栈的内容要少，因此更快一些。