嵌入式Linux（七）GPIO中断

1. STM32的中断回顾

1.1 中断向量表

  我们写的中断服务函数，在中断触发时会调用，实现这个调用就需要中断向量表。中断向量表保存的是中断服务程序的入口地址。
  STM32代码是下载到0x8000000开始的区域，这就和中断向量表应该在的0x00000000不一样，那么就需要进行中断向量偏移。包括我用的I.MX6ULL，代码连接到的地址是0x87800000，所以也需要进行中断向量偏移。

1.2 NVIC中断控制器

  STM32是Cortex-M内核，中断控制器为NVIC。I.MX6ULL是Cotex-A内核，中断控制器叫做GIC。

1.3 使能中断，编写中断服务函数

2. Cortex-A7中断系统

2.1 中断向量表

  A7内核有8个异常中断(实际上只有七个)，中断向量表如下，其中主要用到的是IRQ外部中断：

  A7需要自己写中断向量表，另外需要设置中断向量偏移。

2.2 GIC中断控制器

2.2.1 GIC总览

  I.MX6ULL是ARMv7-A架构，使用的是GIC V2版本。GIC接到外部中断信号后会报给ARM内核。原理示意如下图。上报主要有四个信号，主要关注IRQ信号。GIC将众多中断源分为：
  SPI共享中断：所有核心共享的中断，所有外部中断都属于SPI中断，所有的核心都能够处理。
  PPI私有中断：每个核独有的中断，需要指定核心处理。
  SGI软件中断：像寄存器GICD_SGIR写入数据触发，可以用于多核通信。

2.2.2 中断ID

  一个CPU最多支持1020个中断ID，ID0-1019，其中包含了SPI，PPI，SGI。其中ID0-ID15分配给SGI，ID16-ID31分配给PPI，ID32-ID1019分配给SPI。I.MX6ULL一共有128个SPI的中断ID，加上32个SGI/PPI的ID，一共有160个中断ID。在参考手册第3.2节可以查看每个中断ID对应的中断源和描述。

2.2.3 中断服务函数

  主要包含IRQ中断服务函数(汇编文件里面)和IRQ中断服务函数里查找并运行的外设中断服务函数(bsp里面)。

3. 按键外部中断实验

  KEY0使用UART1_CTS这个IO。

3.1 修改start.s

3.1.1 复位中断服务函数

  ①在_start后面添加中断向量表。
  ②编写复位中断服务函数：1）关闭I & D cache和MMU；2）设置处理器9种工作模式下对应的sp指针；3）清除bss段；4）跳到main.c。
  ③CP15协处理器。主要包含MRC和MCR指令，MRC将cp15的寄存器数据读入到ARM寄存器，MCR相反。MCR指令格式为：

MCR{cond} p15, <opc1>, <Rt>, <CRn>, <CRm>, <opc2>
/*
cond为条件码，忽略表示无条件执行
opc1为协处理器要执行的操作码
Rt为ARM源寄存器
CRn为cp15的目标寄存器
CRm为协处理器种附加的目标寄存器或者源操作数寄存器，不需要就设为0
opc2为可选操作码，不要就设为0
*/

/*MRC指令格式一样，不过Rt是目标寄存器，CRn为源寄存器。*/

  1）关闭I，D Cache和MMU：CP15中c1寄存器设置CRn=c1，opc1=0，CRm=c0，opc2=0，这时候c1就被选为SCTLR寄存器（系统控制寄存器）。该寄存器bit12为I Cache使能位，bit11为分支预测，bit2为D Cache使能位，bit0为MMU使能位。

  2）中断向量偏移：c12寄存器CRn=c12，opc1=0，CRm=c0，opc2=0时为VBAR寄存器（向量表基地址寄存器）。由于代码链接起始地址为0x87800000，所以需要将该地址设置为VBAR也就是中断向量表起始地址。

3.1.2 IRQ_Handler中断服务函数

  首先需要了解GIC架构分为Distributor(分发器端-0x1000-0x1FFF)，CPU Interface(CPU接口端-0x2000-0x3FFF)。在得到GIC基地址之后就可以根据这些偏移量访问GIC的各个寄存器。
  cp15协处理器的c15寄存器，可以作为CBAR寄存器，通过如下命令获得GIC基地址：

MRC p15, 4, r1, c15, c0, 0

  然后调用c语言函数system_irqhandler，处理中断。处理完成后将GICC_IAR的值写入GICC_EOIR寄存器，表示中断完成。

关于为什么中断完成后要将lr-4赋给pc：

3.2 编写通用中断驱动

3.2.1 通用中断处理流程

  前面IRQ_Handler调用了system_irqhandler函数，所以需要进行编写。I.MX6ULL的160个中断源需要160个中断处理函数，这里建立一个数组，将中断处理函数作为数组元素，中断ID作为数组下标，由system_irqhandler进行调用。进行int.c和int.h的编写，int.h如下。

3.2.2 修改通用GPIO驱动

  ①首先要设置GPIO的中断触发方式，上升沿，下降沿，高低电平，边沿触发5种。由GPIO_ICR1或ICR2寄存器设置。对于KEY0触发的中断，由于按键按下时由1变0，所以需要设置为下降沿触发。
  ②使能GPIO对应的中断，设置GPIO_IMR寄存器，为1使能。
  ③处理完中断后需要清除中断标志位，也就是清除GPIO_ISR寄存器相应的位，该寄存器写1清零。

3.2.3 按键中断驱动编写

调用通用GPIO驱动。
GIC配置：
  ①使能相应的中断ID，GPIO_18对应的是67+32。(32是PPI和SGI占用的，在MCIMX6Y2.h中可以查到)
  ②设置中断优先级。
  ③注册该中断ID对应的中断服务函数。
注意点：确保中断向量表处于起始位置也即是0x87800000

KEY0外部中断控制BEEP：