arm中断保护和恢复_详解ARM系统中断问题及处理流程

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

EINTPEND0x560000A8R/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位描述初始值

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］无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

EINTMASK0x560000A4R/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位描述初始值

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］无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;

}