异常与中断2--und异常，swi异常，按键中断，定时器中断
文章目录
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- 1. und异常模式程序示例
- 2.swi异常模式程序示例
- 3. 按键中断程序示例_概述与初始化
- 4.按键中断程序示例_完善
- 5. 定时器中断程序示例
1. und异常模式程序示例
实例：我们可以故意引入一条未定义指令，让他发生未定义指令异常，如下：
先看printException，当发生异常时候，打印cpsr寄存器的值：
#include "uart.h"
void printException(unsigned int cpsr, char *str)
{
puts("Exception! cpsr = ");
printHex(cpsr);
puts(" ");
puts(str);
puts("\n\r");//换行回车
}
首先看start.s
.text
.global _start
_start:
b reset /* vector 0 : reset */
b do_und /* vector 4 : und */
do_und:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_und保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_und保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为11011, 进入到und模式
* 4. 跳到0x4的地方执行程序
*/
/* sp_und未设置, 先设置它 （重新设置栈）*/
ldr sp, =0x34000000（指向64Msdram的最高地址）
/* 在und异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {
r0-r12, lr} //db:把栈先减4，再存
/* 保存现场 */
/* 处理und异常 */
mrs r0, cpsr //把cpsr的值读入r0（r：regist寄存器）
ldr r1, =und_string //把字符串的地址赋给r1
bl printException //注意这是c函数，需要用到栈
/* 恢复现场 */
//前面保存在栈中，这里读出来就好了，ia：先读后加
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
und_string:
.string "undefined instruction exception" //定义一个字符串（未定义指令异常）
reset:
/* 关闭看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
ldr r1, =0
str r1, [r0]
/* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */
/* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */
ldr r0, =0x4C000000
ldr r1, =0xFFFFFFFF
str r1, [r0]
/* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8 */
ldr r0, =0x4C000014
ldr r1, =0x5
str r1, [r0]
/* 设置CPU工作于异步模式 */
mrc p15,0,r0,c1,c0,0
orr r0,r0,#0xc0000000 //R1_nF:OR:R1_iA
mcr p15,0,r0,c1,c0,0
/* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
* m = MDIV+8 = 92+8=100
* p = PDIV+2 = 1+2 = 3
* s = SDIV = 1
* FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M
*/
ldr r0, =0x4C000004
ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
str r1, [r0]
/* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定
* 然后CPU工作于新的频率FCLK
*/
/* 设置内存: sp 栈 */
/* 分辨是nor/nand启动
* 写0到0地址, 再读出来
* 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
* 否则就是nor启动
*/
mov r1, #0
ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
str r1, [r1] /* 0->[0] */
ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
cmp r1, r2 /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */
moveq sp, #4096 /* nand启动 */
streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */
bl sdram_init
//bl sdram_init2 /* 用到有初始值的数组, 不是位置无关码 */
/* 重定位text, rodata, data段整个程序 */
bl copy2sdram
/* 清除BSS段 */
bl clean_bss
bl uart0_init
/* print1 print2 为打印调试信息，用来看未定义的指令是否是正常指令 */
bl print1
/* 故意加入一条未定义指令 */
und_code:
.word 0xdeadc0de /* 未定义指令 ，CPU 不能进行识别*/
bl print2
//bl main /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */
ldr pc, =main /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */
halt:
b halt
void print1(void)
{
puts("abc\n\r");
}
void print2(void)
{
puts("123\n\r");
}
分析：可以看到执行完clean_bss之后就执行下一跳指令，然而CPU根本不知道这条指令能否执行就读进去了，然后解析，CPU发现没办法执行的时候就会发生und异常，此时就会跳到do_und函数处，处理异常。
Makefile：
all: start.o led.o uart.o init.o main.o exception.o
#arm-linux-ld -Ttext 0 -Tdata 0x30000000 start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf
arm-linux-ld -T sdram.lds $^ -o sdram.elf
arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf sdram.bin
arm-linux-objdump -D sdram.elf > sdram.dis
clean:
rm *.bin *.o *.elf *.dis
%.o : %.c
arm-linux-gcc -c -o $@ $<
%.o : %.S
arm-linux-gcc -c -o $@ $<
同时注意到：我们使用的是b命令来进行跳转（相对跳转），后面用到的是bl指令来进行跳转，如果我们是nand启动，printException函数是在4k之外的，那么指令就必然出错，因此我们要跳到sdram中去执行这些处理函数。
以下进行改进：
_start:
b reset /* vector 0 : reset */
ldr pc, und_addr /* vector 4 : und */
und_addr:
.word do_und
do_und:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_und保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_und保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为11011, 进入到und模式
* 4. 跳到0x4的地方执行程序
*/
/* sp_und未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x34000000
/* 在und异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {
r0-r12, lr}
/* 保存现场 */
/* 处理und异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =und_string
bl printException
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
und_string:
.string "undefined instruction exception"
.align 4
实现流程画图分析：
2.swi异常模式程序示例
swi: software interrupt
通过前面的学习我们知道ARM CPU有7种模式，除了用户模式以外，其他6种都是特权模式，这些特权模式可以直接修改CPSR进入其他模式
usr用户模式不能修改CPSR进入其他模式
Linux应用程序一般运行于用户模式
APP运行于usermode，(受限模式，不可访问硬件)
APP想访问硬件，必须切换模式，怎么切换？
发生异常3种模式
（1）中断是一种异常
（2） und也是
（3）swi + 某个值(使用软中断切换模式)
现在start.S把要做的事情列出来
/*1
/* 复位之后, cpu处于svc模式
* 现在, 切换到usr模式
* 设置栈
* 跳转执行
*/
/*2 故意引入一条swi指令*/
/*3 需在_start这里放一条swi指令*/
查看异常向量表swi异常的向量地址是0x8，我们先切换到usr模式下，usr模式下的 M0 ~ M4是10000
/**5 先进入usr模式*/
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr 读到r0 */
/使用bic命令 bitclean 把低4位清零/
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
msr cpsr, r0
/*6 设置栈*/
/* 设置 sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
编译运行
发现可以处理und指令
添加 swi异常，仿照未定义指令做
完整的start.s代码如下：
.text
.global _start
_start:
b reset /* vector 0 : reset */
ldr pc, und_addr /* vector 4 : und */
ldr pc, swi_addr /* vector 8 : swi */
und_addr:
.word do_und
swi_addr:
.word do_swi
do_und:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_und保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_und保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为11011, 进入到und模式
* 4. 跳到0x4的地方执行程序
*/
/* sp_und未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x34000000
/* 在und异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {
r0-r12, lr}
/* 保存现场 */
/* 处理und异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =und_string
bl printException
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
und_string:
.string "undefined instruction exception"
.align 4
do_swi:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_svc保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_svc保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10011, 进入到svc模式
* 4. 跳到0x08的地方执行程序
*/
/* sp_svc未设置, 先设置它 （这些栈可以随便设置，只要不是内存就行）*/
ldr sp, =0x33e00000
/* 在swi异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {
r0-r12, lr}
/* 保存现场 */
/* 处理swi异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =swi_string
bl printException
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
swi_string:
.string "swi exception"
.align 4· /* 表明下面的reset标号要放在4字节对齐的地方 */
reset:
/* 关闭看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
ldr r1, =0
str r1, [r0]
/* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */
/* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */
ldr r0, =0x4C000000
ldr r1, =0xFFFFFFFF
str r1, [r0]
/* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8 */
ldr r0, =0x4C000014
ldr r1, =0x5
str r1, [r0]
/* 设置CPU工作于异步模式 */
mrc p15,0,r0,c1,c0,0
orr r0,r0,#0xc0000000 //R1_nF:OR:R1_iA
mcr p15,0,r0,c1,c0,0
/* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
* m = MDIV+8 = 92+8=100
* p = PDIV+2 = 1+2 = 3
* s = SDIV = 1
* FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M
*/
ldr r0, =0x4C000004
ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
str r1, [r0]
/* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定
* 然后CPU工作于新的频率FCLK
*/
/* 设置内存: sp 栈 */
/* 分辨是nor/nand启动
* 写0到0地址, 再读出来
* 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
* 否则就是nor启动
*/
mov r1, #0
ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
str r1, [r1] /* 0->[0] */
ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
cmp r1, r2 /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */
moveq sp, #4096 /* nand启动 */
streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */
bl sdram_init
//bl sdram_init2 /* 用到有初始值的数组, 不是位置无关码 */
/* 重定位text, rodata, data段整个程序 */
bl copy2sdram
/* 清除BSS段 */
bl clean_bss
/* 复位之后, cpu处于svc模式
* 现在, 切换到usr模式
*/
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr */
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
msr cpsr, r0 /* 把寄存器的值放到cpsr中 */
/* 设置 sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
ldr pc, =sdram
sdram:
bl uart0_init
bl print1
/* 故意加入一条未定义指令 */
und_code:
.word 0xdeadc0de /* 未定义指令 */
bl print2
swi 0x123 /* 执行此命令, 触发SWI异常, 进入0x8执行 */
//bl main /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */
ldr pc, =main /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */
halt:
b halt
swi可以根据应用程序传入的val来判断为什么调用swi指令，我们的异常处理函数能不能把这个val值读出来
do_swi:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_svc保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_svc保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10011, 进入到svc模式
* 4. 跳到0x08的地方执行程序
*/
/* sp_svc未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x33e00000
/* 保存现场 */
/* 在swi异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {
r0-r12, lr}
/* 2
我们要把lr拿出来保存
因为bl printException会破坏lr
mov rX， lr
我把lr保存在那个寄存器？
这个函数 bl printException 可能会修改某些寄存器，但是又会恢复这些寄存器，我得知道他会保护那些寄存器
我们之前讲过ATPCS规则
对于 r4 ~ r11在C函数里他都会保存这几个寄存器，如果用到的话就把他保存起来，执行完C函数再把它释放掉
我们把lr 保存在r4寄存器里，r4寄存器不会被C语言破坏
*/
mov r4, lr
/* 处理swi异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =swi_string
bl printException
/*1
跳转到printSWIVal
如何才能知道swi的值呢？
我们得读出swi 0x123指令，这条指令保存在内存中，我们得找到他的内存地址
执行完0x123指令以后，会发生一次异常，那个异常模式里的lr寄存器会保存下一条指令的地址
我们把lr寄存器的地址减去4就是swi 0x123这条指令的地址
*/
/*3
我再把r4的寄存器赋给r0让后打印
我们得写出打印函数
mov r0, r4
指令地址减4才可以
swi 0x123
下一条指令bl main 减4就是指令本身
*/
sub r0, r4, #4
bl printSWIVal
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
swi_string:
.string "swi exception"
```c
在uart.c添加printSWIVal打印函数
void printSWIVal(unsigned int *pSWI)
{
puts("SWI val = ");
printHEx(*pSWI & ~0xff000000); //高8位忽略掉
puts("\n\r");
}
3. 按键中断程序示例_概述与初始化
首先看下图：
按键可以产生中断，那么中断的处理流程是？
1.初始化
（1）设置中断，让他能够发出中断信号
（2）设置中断控制器，让他能够产生中断发给CPU
（3）设置CPU，可以发现cpsr有I为，他是中断的总开关
即bit7中断的总开关，需要将它清0，当bit7 == 1时，CPU无法相应任何中断
2.进行处理，要分辨中断源
3.处理完清中断
现在进行程序逻辑分析：
1.初始化：
（1）中断源：设置按键为中断引脚
（2）中断控制器
（3）cpu,spsr，使能中断
2.main循环（打印字符串）
按下按键，产生中断，执行中断处理函数（点灯），处理函数执行完之后会再次返回到main函数，继续打印字符串
下面进行编程
增加一个文件interrupt.c
按照步骤
1.初始化按键, 设为中断源
（1）配置GPIO为中断引脚
定义一个函数：key_eint_init
看到下面的按键图：
通过分析芯片手册得知按键0,2涉及到GPFCON 配置寄存器
将GPF0 GPF2的对应位设置为10，先清0，再设置为01
/* 配置GPIO为中断引脚 */
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4));
GPFCON |= ((2<<0) | (2<<4)); /* S2,S3被配置为中断引脚 */
通过分析芯片手册得知按键11,19涉及到GPFGON 配置寄存器
将GPG3 GPG11的对应位设置为10，先清0，再设置为01
GPGCON &= ~((3<<6) | (3<<22));
GPGCON |= ((2<<6) | (2<<22)); /* S4,S5被配置为中断引脚 */
（2）设置中断触发方式: 双边沿触发
双边沿：从高电平->低电平或者低电平->高电平两种都支持
进行设置：
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
（3）设置EINTMASK使能eint11,19
EINTMASK：外部中断屏蔽寄存器，当某一位设置为1时候，就禁止CPU控制器发出中断信号，只有为0时，才有能力发信号给中断控制器，需要将寄存器的某些位设置为0
可以发现0~3可以直达中断控制器，其他的则需要通过设置EINTMASK才能被通过
即：
EINTMASK &= ~((1<<11) | (1<<19));
2.分析中断控制器：
/* SRCPND 用来显示哪个中断产生了, 需要清除对应位
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* INTMSK 用来屏蔽中断, 1-masked，即使外部中断到我这里，我也不会发给CPU
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
* 多个中断最后通过优先级之后只会有一个通知CPU，可以通过读INTPND来看哪一个优先级最高
* INTPND 用来显示当前优先级最高的、正在发生的中断, 需要清除对应位
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
注意：SRCPND 中某一位为1时候，假设是INT_UART0 == 1，他的来源可能有多个，这是串口0的中断，有可能是接收到的数据，有可能是发送的数据，也有可能是产生的错误，
那么到底是哪一个，我们需要去读他的SUBSRCPND（下一级的寄存器），可以发现只用设置INTMSK即可
/* 初始化中断控制器 */
void interrupt_init(void)
{
INTMSK &= ~((1<<0) | (1<<2) | (1<<5));
}
即完整的程序如下：
/* SRCPND 用来显示哪个中断产生了, 需要清除对应位
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* INTMSK 用来屏蔽中断, 1-masked，即使外部中断到我这里，我也不会发给CPU
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* 多个中断最后通过优先级之后只会有一个通知CPU，可以通过读INTPND来看哪一个优先级最高
* INTPND 用来显示当前优先级最高的、正在发生的中断, 需要清除对应位
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* INTOFFSET : 用来显示INTPND中哪一位被设置为1
* 这个位不需要清除，因为当我们清除SRCPND和INTPND时候，这个位会自动清除
*/
/* 初始化中断控制器 */
void interrupt_init(void)
{
INTMSK &= ~((1<<0) | (1<<2) | (1<<5));
}
/* 初始化按键, 设为中断源 */
void key_eint_init(void)
{
/* 配置GPIO为中断引脚 */
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4));
GPFCON |= ((2<<0) | (2<<4)); /* S2,S3被配置为中断引脚 */
GPGCON &= ~((3<<6) | (3<<11));
GPGCON |= ((2<<6) | (2<<11)); /* S4,S5被配置为中断引脚 */
/* 设置中断触发方式: 双边沿触发 */
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
/* 设置EINTMASK使能eint11,19 */
EINTMASK &= ~((1<<11) | (1<<19));
}
/* 读EINTPEND分辨率哪个EINT产生(eint4~23)
* 清除中断时, 写EINTPEND的相应位
*/
main函数添加这两个函数即可。
4.按键中断程序示例_完善
上面只是进行简单的分析，下面进行程序的完善
通过观察中断向量表可以看到中断的话跳到0x18的地方执行
除了irq之外的即使没有没有涉及到，也要预留，一旦发生异常b halt卡死
b reset /* vector 0 : reset */
ldr pc, und_addr /* vector 4 : und */
ldr pc, swi_addr /* vector 8 : swi */
b halt /* vector 0x0c : prefetch aboot 指令预取*/
b halt /* vector 0x10 : data abort */
b halt /* vector 0x14 : reserved 保留*/
ldr pc, irq_addr /* vector 0x18 : irq */
b halt /* vector 0x1c : fiq */
注意中断也是一种异常，因此可以仿照do_und来进行编写do_irq：
do_irq:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_irq保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_irq保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10010, 进入到irq模式
* 4. 跳到0x18的地方执行程序
*/
/* sp_irq未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x33d00000
/* 保存现场 */
/* 在irq异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr-4是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
sub lr, lr, #4
stmdb sp!, {
r0-r12, lr}
/* 处理irq异常 */
bl handle_irq_c
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr_irq的值恢复到cpsr里 */
下面分析处理irq异常的C函数handle_irq_c
INTOFFSET里面的值表示EINTPEND中哪一位被设置为1
void handle_irq_c(void)
{
/* 分辨中断源 */
int bit = INTOFFSET;
/* 调用对应的处理函数 */
if (bit == 0 || bit == 2 || bit == 5) /* eint0,2,eint8_23 */
{
key_eint_irq(bit); /* 调用按键处理中断函数, 清中断源EINTPEND */
}
/* 清中断 : 从源头开始清 */
SRCPND = (1<);
INTPND = (1<);
}
清中断的时候从源头开始清，先清除中断源EINTPEND，再清除SRCPND，再清除 INTPND ，写入某一位就可以清除哪一位
下面来看相应的中断处理函数key_eint_irq
void key_eint_irq(int irq)
{
unsigned int val = EINTPEND;
unsigned int val1 = GPFDAT;
unsigned int val2 = GPGDAT;
if (irq == 0) /* eint0 : s2 控制 D12 */
{
if (val1 & (1<<0)) /* s2 --> gpf6 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<6);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<6);
}
}
else if (irq == 2) /* eint2 : s3 控制 D11 */
{
if (val1 & (1<<2)) /* s3 --> gpf5 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<5);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<5);
}
}
else if (irq == 5) /* eint8_23, eint11--s4 控制 D10, eint19---s5 控制所有LED */
{
if (val & (1<<11)) /* eint11 */
{
if (val2 & (1<<3)) /* s4 --> gpf4 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<4);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<4);
}
}
else if (val & (1<<19)) /* eint19 */
{
if (val2 & (1<<11))
{
/* 松开 */
/* 熄灭所有LED */
GPFDAT |= ((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
else
{
/* 按下: 点亮所有LED */
GPFDAT &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
}
}
EINTPEND = val;
}
和之前的led点亮程序类似，可以查看之前写的程序
led 汇编与机器码 C语言内部机制
接下来对led进行初始化key_eint_init：
/* 初始化按键, 设为中断源 */
void key_eint_init(void)
{
/* 配置GPIO为中断引脚 */
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4));
GPFCON |= ((2<<0) | (2<<4)); /* S2,S3被配置为中断引脚 */
GPGCON &= ~((3<<6) | (3<<22));
GPGCON |= ((2<<6) | (2<<22)); /* S4,S5被配置为中断引脚 */
/* 设置中断触发方式: 双边沿触发 */
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
/* 设置EINTMASK使能eint11,19 */
EINTMASK &= ~((1<<11) | (1<<19));
}
main函数中进行添加这三个函数即可
Makefile添加新增文件即可
综上 interrupt.c代码如下：
#include "s3c2440_soc.h"
/* SRCPND 用来显示哪个中断产生了, 需要清除对应位
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* INTMSK 用来屏蔽中断, 1-masked
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* INTPND 用来显示当前优先级最高的、正在发生的中断, 需要清除对应位
* bit0-eint0
* bit2-eint2
* bit5-eint8_23
*/
/* INTOFFSET : 用来显示INTPND中哪一位被设置为1
*/
/* 初始化中断控制器 */
void interrupt_init(void)
{
INTMSK &= ~((1<<0) | (1<<2) | (1<<5));
}
/* 初始化按键, 设为中断源 */
void key_eint_init(void)
{
/* 配置GPIO为中断引脚 */
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4));
GPFCON |= ((2<<0) | (2<<4)); /* S2,S3被配置为中断引脚 */
GPGCON &= ~((3<<6) | (3<<22));
GPGCON |= ((2<<6) | (2<<22)); /* S4,S5被配置为中断引脚 */
/* 设置中断触发方式: 双边沿触发 */
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
/* 设置EINTMASK使能eint11,19 */
EINTMASK &= ~((1<<11) | (1<<19));
}
/* 读EINTPEND分辨率哪个EINT产生(eint4~23)
* 清除中断时, 写EINTPEND的相应位
*/
void key_eint_irq(int irq)
{
unsigned int val = EINTPEND;
unsigned int val1 = GPFDAT;
unsigned int val2 = GPGDAT;
if (irq == 0) /* eint0 : s2 控制 D12 */
{
if (val1 & (1<<0)) /* s2 --> gpf6 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<6);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<6);
}
}
else if (irq == 2) /* eint2 : s3 控制 D11 */
{
if (val1 & (1<<2)) /* s3 --> gpf5 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<5);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<5);
}
}
else if (irq == 5) /* eint8_23, eint11--s4 控制 D10, eint19---s5 控制所有LED */
{
if (val & (1<<11)) /* eint11 */
{
if (val2 & (1<<3)) /* s4 --> gpf4 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<4);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<4);
}
}
else if (val & (1<<19)) /* eint19 */
{
if (val2 & (1<<11))
{
/* 松开 */
/* 熄灭所有LED */
GPFDAT |= ((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
else
{
/* 按下: 点亮所有LED */
GPFDAT &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
}
}
}
EINTPEND = val;
}
void handle_irq_c(void)
{
/* 分辨中断源 */
int bit = INTOFFSET;
/* 调用对应的处理函数 */
if (bit == 0 || bit == 2 || bit == 5) /* eint0,2,eint8_23 */
{
key_eint_irq(bit); /* 调用按键处理中断函数, 清中断源EINTPEND */
}
/* 清中断 : 从源头开始清 */
SRCPND = (1<);
INTPND = (1<);
}
5. 定时器中断程序示例
参考书籍<<嵌入式Linux应用开发完全手册>>第10章
目的：使用定时器来点灯实现计数
先看定时器的工作原理：
大致步骤：
1.每来一个clk,TCNTn都要-1
2.当TCNTn == TCMPn时，可以让对应的PWM引脚反转
3.TCNTn继续-1，当TCNTn == 0时，可以产生中断，PWM引脚再次反转
4.TCNTn == 0时，可以自动加载初值
那么怎么使用定时器timer呢
1.设置时钟
2.设置初值
3.加载初值，启动timer
4.设置为自动加载
5.中断相关
注意到：JZ2440中没有引出PWM引脚，PWM可调制脉冲，即让一个引脚输出高电平，一段时间输出低电平，再高电平。。。可以控制不同频率，不同占空比的波形，在控制电机相关非常有用，因此最终实现的功能就是TCNTn == 0时，在中断服务程序中点灯。
可以看到需要设置8-Bit Prescaler（分频器），5选1设置时钟
编程如下：
void timer_init(void)
{
/* 设置TIMER0的时钟 */
/* Timer clk = PCLK / {prescaler value+1} / {divider value}
= 50000000/(99+1)/16
= 31250
*/
TCFG0 = 99; /* Prescaler 0 = 99, 用于timer0,1 */
TCFG1 &= ~0xf;
TCFG1 |= 3; /* MUX0 : 1/16 */
/* 设置TIMER0的初值 */
TCNTB0 = 15625; /* 0.5s中断一次 */
/* 加载初值, 启动timer0 */
TCON |= (1<<1); /* Update from TCNTB0 & TCMPB0 */
/* 设置为自动加载并启动 */
TCON &= ~(1<<1);
TCON |= (1<<0) | (1<<3); /* bit0: start, bit3: auto reload */
/* 设置中断 只需设置中断控制器*/
}
在中断控制器中，第二条语句就是：
/* 初始化中断控制器 */
void interrupt_init(void)
{
INTMSK &= ~((1<<0) | (1<<2) | (1<<5));
INTMSK &= ~(1<<10); /* 将定时器的对应位清0即可 enable timer0 int */
}
然后再提供一个中断处理函数timer_irq进行点灯操作
void timer_irq(void)
{
/* 点灯计数 */
static int cnt = 0;
int tmp;
cnt++;
tmp = ~cnt;
tmp &= 7;
GPFDAT &= ~(7<<4);
GPFDAT |= (tmp<<4);
}
我们可以发现每添加一个中断，都要添加很多函数，可不可以保持原有的interrupt.c文件不变？？
在interrupt.c中定义函数指针数组
typedef void(*irq_func)(int);
定义一个数组，我们来卡看下这里有多少项，一共32位，我们想把每一个中断的处理函数都放在这个数组里面来，当发生中断时，我们可以得到这个中断号，让后我从数组里面调用对应的中断号就可以了
irq_func irq_array[32];
那么我们得提供一个注册函数
void register_irq (int irq, irq_func fp)
{
irq_array[irq] = fp;
INTMASK &= ~(1 << irq)
}
以后我直接调用对应的处理函数
void handle_irq_c(void)
{
/* 分辨中断源 */
int bit = INTOFFSET;
/* 调用对应的处理函数 */
irq_array[bit](bit);
/* 清中断 : 从源头开始清 */
SRCPND = (1<);
INTPND = (1<);
}
//按键中断初始化函数需要注册
/* 初始化按键, 设为中断源 */
void key_eint_init(void)
{
/* 配置GPIO为中断引脚 */
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4));
GPFCON |= ((2<<0) | (2<<4)); /* S2,S3被配置为中断引脚 */
GPGCON &= ~((3<<6) | (3<<22));
GPGCON |= ((2<<6) | (2<<22)); /* S4,S5被配置为中断引脚 */
/* 设置中断触发方式: 双边沿触发 */
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
/* 设置EINTMASK使能eint11,19 */
EINTMASK &= ~((1<<11) | (1<<19));
register_irq(0, key_eint_irq);
register_irq(2, key_eint_irq);
register_irq(5, key_eint_irq);
}
在timer.c中也需要设置中断
void timer_init(void)
{
/* 设置TIMER0的时钟 */
/* Timer clk = PCLK / {prescaler value+1} / {divider value}
= 50000000/(99+1)/16
= 31250
*/
TCFG0 = 99; /* Prescaler 0 = 99, 用于timer0,1 */
TCFG1 &= ~0xf;
TCFG1 |= 3; /* MUX0 : 1/16 */
/* 设置TIMER0的初值 */
TCNTB0 = 15625; /* 0.5s中断一次 */
/* 加载初值, 启动timer0 */
TCON |= (1<<1); /* Update from TCNTB0 & TCMPB0 */
/* 设置为自动加载并启动 */
TCON &= ~(1<<1);
TCON |= (1<<0) | (1<<3); /* bit0: start, bit3: auto reload */
/* 设置中断 */
register_irq(10, timer_irq);
}
把interrupt.c中按键的初始化放在最后面
我们来看看我们做了什么事情，
（1）我们定义了一个指针数组
typedef void(*irq_func)(int);
这个指针数组里面放有各个指针的处理函数
irq_func irq_array[32];
当我们去初始化按键中断时，我们给这按键注册中断函数
register_irq(0, key_eint_irq);
register_irq(2, key_eint_irq);
register_irq(5, key_eint_irq);
这个注册函数会做什么事情，他会把这个数组放在注册函数里面，同时使能中断
void register_irq(int irq, irq_func fp)
{
irq_array[irq] = fp;
INTMSK &= ~(1<);
}
//我们的timer.c中
timer_init();
//也会注册这个函数
/* 设置中断 */
register_irq(10, timer_irq);
把这个中断irq放在第10项里同时使能中断，以后我们只需要添加中断号，和处理函数即可，再也不需要修改函数
烧写执行
我们从start.s开始看，
一上电从 b reset运行做一列初始化
.text
.global _start
_start:
b reset /* vector 0 : reset */
ldr pc, und_addr /* vector 4 : und */
ldr pc, swi_addr /* vector 8 : swi */
b halt /* vector 0x0c : prefetch aboot */
b halt /* vector 0x10 : data abort */
b halt /* vector 0x14 : reserved */
reset:
/* 关闭看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
ldr r1, =0
str r1, [r0]
/* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */
/* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */
ldr r0, =0x4C000000
ldr r1, =0xFFFFFFFF
str r1, [r0]
/* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8 */
ldr r0, =0x4C000014
ldr r1, =0x5
str r1, [r0]
/* 设置CPU工作于异步模式 */
mrc p15,0,r0,c1,c0,0
orr r0,r0,#0xc0000000 //R1_nF:OR:R1_iA
mcr p15,0,r0,c1,c0,0
/* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
* m = MDIV+8 = 92+8=100
* p = PDIV+2 = 1+2 = 3
* s = SDIV = 1
* FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M
*/
ldr r0, =0x4C000004
ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
str r1, [r0]
/* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定
* 然后CPU工作于新的频率FCLK
*/
/* 设置内存: sp 栈 */
/* 分辨是nor/nand启动
* 写0到0地址, 再读出来
* 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
* 否则就是nor启动
*/
mov r1, #0
ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
str r1, [r1] /* 0->[0] */
ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
cmp r1, r2 /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */
moveq sp, #4096 /* nand启动 */
streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */
bl sdram_init
//bl sdram_init2 /* 用到有初始值的数组, 不是位置无关码 */
/* 重定位text, rodata, data段整个程序 */
bl copy2sdram
/* 清除BSS段 */
bl clean_bss
/* 复位之后, cpu处于svc模式
* 现在, 切换到usr模式
*/
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr */
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
bic r0, r0, #(1<<7) /* 清除I位, 使能中断 */
msr cpsr, r0
/* 设置 sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
ldr pc, =sdram
sdram:
bl uart0_init
bl print1
/* 故意加入一条未定义指令 */
und_code:
.word 0xdeadc0de /* 未定义指令 */
bl print2
swi 0x123 /* 执行此命令, 触发SWI异常, 进入0x8执行 */
/***最后执行main函数***/
//bl main /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */
ldr pc, =main /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */
halt:
b halt
进入main.c做一系列初始化
int main(void)
{
led_init();
//interrupt_init(); /* 初始化中断控制器 */
key_eint_init(); /* 初始化按键, 设为中断源 */
timer_init();
puts("\n\rg_A = ");
printHex(g_A);
puts("\n\r");
进入按键初始化程序 interrupt.c
初始化按键, 设为中断源
void key_eint_init(void)
{
/* 配置GPIO为中断引脚 */
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4));
GPFCON |= ((2<<0) | (2<<4)); /* S2,S3被配置为中断引脚 */
GPGCON &= ~((3<<6) | (3<<22));
GPGCON |= ((2<<6) | (2<<22)); /* S4,S5被配置为中断引脚 */
/* 设置中断触发方式: 双边沿触发 */
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
/* 设置EINTMASK使能eint11,19 */
EINTMASK &= ~((1<<11) | (1<<19));
/*注册中断控制器*/
register_irq(0, key_eint_irq);
register_irq(2, key_eint_irq);
register_irq(5, key_eint_irq);
}
时钟初始化程序 timer_init();
void timer_init(void)
{
/* 设置TIMER0的时钟 */
/* Timer clk = PCLK / {prescaler value+1} / {divider value}
= 50000000/(99+1)/16
= 31250
*/
TCFG0 = 99; /* Prescaler 0 = 99, 用于timer0,1 */
TCFG1 &= ~0xf;
TCFG1 |= 3; /* MUX0 : 1/16 */
/* 设置TIMER0的初值 */
TCNTB0 = 15625; /* 0.5s中断一次 */
/* 加载初值, 启动timer0 */
TCON |= (1<<1); /* Update from TCNTB0 & TCMPB0 */
/* 设置为自动加载并启动 */
TCON &= ~(1<<1);
TCON |= (1<<0) | (1<<3); /* bit0: start, bit3: auto reload */
/* 设置中断 */
register_irq(10, timer_irq);
}
然后main.c函数一直循环执行
输出串口信息
while (1)
{
putchar(g_Char);
g_Char++;
putchar(g_Char3);
g_Char3++;
delay(1000000);
//printHex(TCNTO0);
}
定时器减到0的时候就会产生中断，start.S
跳到 0x18的地方执行
ldr pc, irq_addr /* vector 0x18 : irq */
b halt /* vector 0x1c : fiq */
.align 4
do_irq:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_irq保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_irq保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10010, 进入到irq模式
* 4. 跳到0x18的地方执行程序
*/
/* sp_irq未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x33d00000
/* 保存现场 */
/* 在irq异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr-4是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
sub lr, lr, #4
stmdb sp!, {
r0-r12, lr}
/* 处理irq异常 */
bl handle_irq_c
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {
r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr_irq的值恢复到cpsr里 */
看看怎么处理irq
void handle_irq_c(void)
{
/* 分辨中断源 */
int bit = INTOFFSET;
/* 调用对应的处理函数执行 */
irq_array[bit](bit);
/* 清中断 : 从源头开始清 */
SRCPND = (1<);
INTPND = (1<);
}