简单的轮询与中断系统（基于s3c2440）

概述

 

轮询系统：一个简单的轮询系统就是不断的去询问你所关注的事件发生的条件是否成立。如果成立，则去执行那个事件。如果不成立，则去询问下一个事件。一直不断的去做循环询问，这就构成了一个简单的轮询系统。

 

 

中断：当CPU在执行一个程序的时候，每执行一条指令后，就会去查看是否有中断请求，如果有中断请求，则去执行中断服务程序，如果没有中断请求，则执行下一条指令。

 

 

中断处理过程：各种CPU的中断处理过程都是相似的，大致如下

(1).中断控制器汇集各个中断源的信号，然后告知CPU

(2).CPU保存当前运行环境（各个寄存器的值），再跳转至中断服务程序。

(3).在中断服务程序中，通过读取与中断相关的寄存器的值，判断产生的是哪个中断，并进行相应的处理。

(4).清除中断

(5).恢复原程序的运行环境，继续执行。

 

 

在mini2440开发板上有六个用户按键，4个LED灯和蜂鸣器，我们现在实现的系统功能是这样的：在正常情况下，按k1键，LED1亮，按k2键，LED2亮，按K3键，LED3亮，按k4键，蜂鸣器响，LED4一直处于闪烁状态。当按k5或k6的时候，执行中断程序，中断程序是让4个LED灯同时亮起，

蜂鸣器也同时响起，并持续一段时间。

 

 

系统设计过程

 

 

ARM体系的处理器有以下7种工作模式：

用户模式（usr）：正常程序工作模式，不能直接切换到其他模式。

系统模式（sys）：用于执行操作系统特权任务等。与用户模式相似，但是有可以直接切换到其他模式等特权。

快中断（fiq）：支持高数据传输及通道传输，FIQ异常响应时进入此模式

中断（irq）：用于通用中断处理，IRQ异常响应时进入此模式

管理（svc）：操作系统保护代码，系统复位和软中断响应时进入此模式

中止（abt）：用于支持虚拟内存和/或存储器保护。

未定义（und）：支持硬件协处理器的软件仿真，未定义指令响应时进入此模式

 

ARM920T一共有37个寄存器，分了7组

各个模式下的寄存器：

 

s3c2440的中断源有很多，按键中断是属于外部中断，6个按键分别对应的中断是（从k1到k6）:EINT8,EINT11,EINT13,EINT14,EINT15,EINT19.复用的GPIO分别是GPG0,GPG3,GPG5,GPG6,GPG7,GPG11。在GPGCON寄存器中，每个GPGn占用两位，对应着四种不同的设置，我们所希望的是在按k1到k4的时候，有相应的LED灯亮或蜂鸣器响，所以在设置的时候，要将GPGn（n=0,3,5,6）引脚功能设为00（即输入），在k5和k6的GPGn（n=7,11）引脚功能设置为10（按键对应的EINT中断）。

 

 

 

蜂鸣器复用的是GPB0。LED1到4所复用的是GPB5，GPB6，GPB7，GPB8.设置GPBCON，使对应的引脚功能设置为输出，要点亮LED，则GPBDAT的值要为0，要熄灭LED灯，则对应的GPBDAT的位为1，而蜂鸣器则是相反的，要使蜂鸣器响，则GPBDAT对应的位要为1，反之为0.

 

 

 

中断控制寄存器：

1.SUBSRCPND寄存器（SUB SOURCE PENDING）

2.INTSUBMSK寄存器（INTERRUPT SUB MASK）

3.SRCPND寄存器（SOURCE PENDING）

4.INTMSK寄存器（INTERRUPT MASK）

5.INTMOD寄存器（INTERRUPT MODE）

6.EINTMASK寄存器（EXTERNAL INTERRUPT MASK）

7.EINTPEND寄存器（EXTERNAL INTERRPUT PENDING）

8.PRIORITY寄存器

9.INTPND寄存器（INTERRUPT PENDING）

10.INTOFFSET寄存器（INTERRPUT OFFSET）

 

11.cpsr寄存器

 

在我们的处理中，需要对EINTMASK,INTMSK进行设置，我们用到的中断是EINT15和EINT19，所以在EINTMASK寄存器中，需要对这两个中断进行使能，做法就是把相应的位置0，而在INTMSK中也需要对他们进行使能，做法是把EINT8_23置0.

 

在最后，需要对IRQ进行使能，这个需要将cpsr寄存器中的I位置0。

 

 

INTMSK寄存器（共32位）：

 

CPSR寄存器：

 

中断处理流程：

 

我们把上面所需要设置的都设置好之后，来看一下按下k5或k6之后到CPU相应中断这个过程中所进行的一系列变化。

 

当k5被按下时，产生了对应的中断信号，EINTPEND的第15位被置1，之后会查看EINTMASK的EINT15是否被屏蔽（按照上面的设置，EINT15没有被屏蔽），没有被屏蔽的话，SRCPND的EINT8_23会被置1，之后再查看INTMSK的EINT8_23是否被屏蔽，没有的话，则INTPND的EINT8_23会被置1，这个时候就会产生一个IRQ中断，CPU将停止当前工作，进入IRQ模式，去执行中断程序。

 

其中.PRIORITY寄存器为默认值，因为在我们的程序中，在同一时间只会有一个中断产生，所以不存在优先级的问题。故对其不进行设置。

 

进入IRQ模式的时候，r14寄存器会保存之前那个程序的下一条指令的地址。所以在退出的时候，需要对r14减4，再返回，即执行

sub pc,r14_irq,#4

 

在退出中断的时候，需要清除中断，要不然CPU会一直认为有中断在不断的产生，就会出现退不出中断的现象。

 

 

另外，因为该程序是裸板程序，所以需要用汇编对硬件进行初始化。mini2440有两种flash，一种是nand flash，一种是nor flash。程序可以直接在nor flash中直接运行，但是在nand flash中却不行。但是当从nand flash启动时，有4K的stepping stone会被执行。当你的程序大于4k的时候，需要在这4k里面进行硬件的初始化而且还需要将你的程序拷贝到内存中。我们的这个程序最后生成的bin文件不足4k，所以我们不需要将程序搬到内存中，从nand flash启动，上电之后，它就可以直接运行了。

 

开始的这段汇编代码也叫做启动代码，网上有很多关于启动代码的资料，这里不再赘述。

 

代码部分

 

init.s

;******************************************** ;初始化部分 ;**************************************** IMPORT main IMPORT EINT_Handle AREA start,CODE,READONLY ENTRY EXPORT _start _start ;异常向量表 b reset ;复位异常 b HandleUndef b HandleSWI b HandlePreAbort b HandleDataAbort b . b HandleIRQ ;中断异常 b HandleFIQ HandleUndef ;未定义指令异常 b HandleUndef HandleSWI ;软中断异常 b HandleSWI HandlePreAbort ;预取指令异常 b HandlePreAbort HandleDataAbort ;数据异常 b HandleDataAbort HandleNotUsed ;保留 b HandleNotUsed HandleFIQ b HandleFIQ ;************************** ;reset function ;************************* reset ldr r0,=0x53000000 ;关闭看门狗 mov r1,#0x0 str r1,[r0] ldr sp,=4096 ldr r0,=0x56000010 ;GPBCON寄存器，初始化LED和蜂鸣器 ldr r1,=0x00015401 str r1,[r0] ;将引脚置为输出 msr cpsr_c,#0xd2 ;进入中断模式 ldr sp,=3072 ;设置堆栈 msr cpsr_c,#0xdf ;进入系统模式 ldr sp,=4096 ;设置堆栈 ldr r0,=0x56000060 ;GPGCON寄存器（通用输入输出口G组配置寄存器）， ldr r1,=0x00aa8000 str r1,[r0] ;GPG0,GPG3,GPG5,GPG6设置为输入，GPG7，GPG11设置为对应的中断 ldr r0,=0x560000a4 ;EINTMASK寄存器（外部中断屏蔽寄存器） ldr r1,=0xfff77fff str r1,[r0] ;使能k5，k6对应的EINT15和EINT19 ldr r0,=0x4a000008 ;INTMSK寄存器（中断屏蔽寄存器） ldr r1,=0xffffffdf str r1,[r0] ;使能EINT8_23中断 msr cpsr_c,#0x5f ;设置CPSR的I位为0，开IRQ中断 ldr lr,=halt_loop ;设置返回地址 bl main ;调用main函数 halt_loop b halt_loop ;**************************************** ;中断服务程序 ;**************************************** HandleIRQ sub lr,lr,#4 ;计算返回地址 stmfd sp!,{r0-r1,lr} ;保存使用过的寄存器 bl EINT_Handle ldmfd sp!,{r0-r1,pc}^ END

 

 

main.c

#define rGPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) //Port B data #define rGPGDAT (*(volatile unsigned *)0x56000064) //Port G data void dely(int t) { int i; for(;t>0;t--) { for(i=0;i<400;i++) {} } } int main() { rGPBDAT = 0X0000FFFF; while(1) //轮询 { if (rGPGDAT&1) //如果k1没被按下 { rGPBDAT |= (1<<5); } else { rGPBDAT &= ~(1<<5); } if (rGPGDAT&(1<<3)) //如果k2没被按下 { rGPBDAT |= (1<<6); } else { rGPBDAT &= ~(1<<6); } if (rGPGDAT&(1<<5)) //如果k3没被按下 { rGPBDAT |= (1<<7); } else { rGPBDAT &= ~(1<<7); } if(rGPGDAT&(1<<6)) //如果k4没被按下 { rGPBDAT &= ~(1<<0); } else { rGPBDAT |= (1<<0); } if (rGPBDAT&(1<<8)) //LED4的闪烁控制 { rGPBDAT &= ~(1<<8); dely(50); } else { rGPBDAT |= (1<<8); dely(50); } } return 0; }

 

interrupt.c

#define rEINTPEND (*(volatile unsigned *)0x560000a8) #define rSRCPND (*(volatile unsigned *)0x4a000000) #define rINTPND (*(volatile unsigned *)0x4a000010) #define rGPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) void delay() //延时函数 { int t=1300; int i; for(;t>0;t--) { for(i=0;i<100;i++) {} } } void EINT_Handle() { rGPBDAT=0x00000ffe; //LED和蜂鸣器全关 rGPBDAT=0x00000001; //LED和蜂鸣器全开 delay(); //延时 rEINTPEND = (1<<15)|(1<<19); //清除中断 rSRCPND = 1<<5; rINTPND = 1<<5; }