按键中断控制实验
1 CPU和外设之间的数据传送方式(即I/O控制方式)，通常有以下三种：
1.0 程序控制方式
实现简单，以轮询的方式，让CPU不停检查I/O模块的状态，但是容易造成CPU浪费，与I/O相比CPU的速度明显快很多，但是由于I/O没有执行完操作，CPU只能等待I/O执行完成，在这期间CPU不停询问I/O模块的状态，而不去做其他事；在这种状态下I/O模块和CPU是串行状态；
1.1 中断控制方式
在CPU给I/O发送命令后，I/O模块开始执行相应的操作，而CPU可以去做其他事，当I/O模块执行完会主动发送一个中断信号，这个中断信号会让CPU暂时停下之前做的事，先来处理这个中断事件，处理完中断再继续之前没做完的事情；
这样CPU不用一直询问I/O的状态，而是让I/O模在准备好后主动通知CPU；这样状态下CPU和I/O模块是并行状态；这样虽然比程序直接控制整体系统的运行性能更高，减少了CPU在轮询时等待的时间，但是这样处理在执行中断的过程仍然会占用大量CPU时间，因为每个字都需要CPU进行传递，而为了解决引入了DMA方式；
1.2 DMA方式(直接存取方式)
直接存储器存取方式: 主要用于快速设备和主存储器成批数据的场合。在这种应用中, 处理问题的出发点集中到两点: 一是不能丢失快速设备提供出来的数据, 二是进一步减少快速设备入出操作过程中对CPU的打扰。这能够经过把这批数据的传输过程交由一块专用的接口卡( DMA接口) 来控制, 让DMA卡代替CPU控制在快速设备与主存储器之间直接传输数据, 此时每传输一个数据只需一个总线周期即可。多共同使用总线角度看, DMA和CPU成为竞争对手关系。当完成一批数据传输之后, 快速设备还是要向CPU发一次中断请求, 报告本次传输结束的同时, ”请示”下一步的操作要求。
2 中断的定义
程序运行中，出现了某种紧急事件，CPU必须中止现行程序，转去处理此紧急事件(执行中断服务程序)，并且在处理完毕后再返回运行程序的过程。
3 中断的产生和传输
中断的产生和传输过程如图：
4 实例1 Exynos 4412 (查找流程)
4.0整体操作过程简述
| 步骤 | 操作 |
|---|---|
| 1 | 确定触发中断的外部设备，然后查看电路图，确定相应引脚 |
| 2 | 查看芯片手册，找出引脚对应的配置寄存器，将控制方式设置为中断控制方式 |
| 3 | 查看芯片手册，查看关于GPIO的Register Description，找到找到中断配置寄存器，将外部中断触发方式设置下降沿触发 |
| 4 | 查看芯片手册，查看关于GPIO的Register Description，找到外部中断屏蔽(掩码)寄存器，将外部中断使能 |
| 5 | 查看芯片手册，查看关于Interrupt Controller的Register Description,找到分配控制寄存器，使能GIC让其能监控外部设备的中断信号，并且将挂起的中断转发给CPU |
| 6 | 查看芯片手册，查看GIC Interrupt对应的表，得到中断ID,及其中断类型和中断类型号 |
| 7 | 查看芯片手册，查看关于Interrupt Controller的Register Description，找到中断设置使能寄存器，中断类型号选择使用哪个寄存器，同时根据中断ID号配置相应寄存器 |
| 8 | 查看芯片手册，查看关于Interrupt Controller的Register Description，找到处理目标寄存器，根据中断类型号选择使用哪个寄存器，同时根据中断类型号和中断ID配置相应寄存器从而指定处理对应中断的ID号 |
| 9 | |
| 10 | 查看芯片手册，关于查看关于Interrupt Controller的Register Description，找到中断确认寄存器，CPU向中断控制器中获取对应的中断ID |
| 11 | 查看芯片手册，查看关于GPIO的Register Description。找到外部中断挂起寄存器，清除GPX1_2的中断挂起状态 |
| 12 | 查看芯片手册，查看关于Interrupt Controller的Register Description,找到结束中断寄存器，设置中断ID，让CPU通知中断控制器该中断ID代表的中断已经执行完毕 |
4.1查看电路图，确定引脚
得到信息：K3=>应SIM_DET=>XEINT10=>GPX1_2即引脚GPX1_2，外部中断XEINT_10
4. 2 设置外部设备对应引脚的配置寄存器(中断控制)
因为K3对应的引脚时GPX1_2所以
将引脚配置寄存器寄存器GPX1CON[2]设置为WAKEUP_INT1[2]
4.3 设置外部中断配置寄存器
4.3.0找到关于GPIO的Register Description，对应一个框图，对寄存器有个简单描述
4.3.1 上图可以看到一共有4个外部中断配置寄存器,外部中断配置寄存器和引脚对应关系如下图
| 外部中断配置寄存器名称 | 对应引脚 |
|---|---|
| EXT_INT40_CON | GPX0 |
| EXT_INT41_CON | GPX1 |
| EXT_INT42_CON | GPX2 |
| EXT_INT43_CON | GPX3 |
**这里的“X”不单单指"X",同时可以指代"A",“B”…
4.3.2 配置EXT_INT41_CON
将EXT_INT41_CON[2]设置为Tiggers Falling edge
即将GPX1_2外部中断的触发方式设置为下降沿触发
4.4设置外部中断(掩码)屏蔽寄存器
4.4.0 找到关于GPIO的Register Description，对应一个框图，对寄存器有个简单描述
4.4.1 上图可以看到一共有4个外部中断屏蔽寄存器,外部中断屏蔽寄存器和引脚对应关系如下图
| 外部中断屏蔽寄存器名称 | 对应引脚 |
|---|---|
| EXT_INT40_MASK | GPX0 |
| EXT_INT41_MASK | GPX1 |
| EXT_INT42_MASK | GPX2 |
| EXT_INT43_MASK | GPX3 |
**这里的“X”不单单指"X",同时可以指代"A",“B”…
4.4.2设置EXT_INT40_MASK
将EXT_INT40_MASK[2]设置为Enables Interrput
即让GPX1_2中断使能；
4.5设置(中断)分配控制寄存器
4.5.0 找到Interrupt Controller的Register Description
4.5.1 设置ICDDCR
将GIC使能，让他能监控外部设备的中断信号，并且将挂起的中断转发给CPU
4.6查找中断ID
4.6.0 在wps目录搜索框中搜索GIC Interrupt，出现GIC的ID和中断的对应关系图如下
4.6.1 通过之前的电路图得到GPX1_2对应XEINT10
得到信息为:GPX1_2触发的中断为EINT[10],同时是一个外部中断；通过对应信息对比GIC Interrupt Table
得到中断ID号为58，中断类型SPI，中断号类型号为26
4.7 设置中断设置使能寄存器
4.7.0 通过Interrupt controller的Register Description找到对应的寄存器
4.7.1 通过中断类型及其类型号选择使用哪个寄存器
之前得到中断类型号为SPI，同时中断类型号为26 于是我们选用ICDISER1寄存器
4.7.2 通过中断ID号配置ICDISER1寄存器
即将ICDISER1的26位设置为Enables the corresponding interrupt。
4.8 设置处理目标寄存器
4.8.0 通过于Interrupt Controller的Register Description，找到处理目标寄存器ICDIPTR14_CPU0
跟据上面的图不难理解
(1)每8位代表一个中断的设置，每个寄存器32位。即每个寄存器可以指定4个中断的设置；
(2)每8位设置一个中断，设置的是什么？设置的是指定处理该中断的CPU；
(3)INTID即中断ID
(4)SPI代表一种中断类型
如果CDIPTR14_CPU0=0x1<<16;代表将处理GPX1_2产生的中断的CPU为CPU0；
4.9 设置CPU接口控制寄存器
4.9.0 查看芯片手册Interrupt controller的Register Description，找到中断确认寄存器
4.9.1 设置CPU接口控制寄存器
使能即可开启CPU和中断控制器之间的开关
4.10 获取中断确认寄存器中的中断ID
4.10.0 查看芯片手册Interrupt controller的Register Description，找到中断确认寄存器
4.10.1 设置ICCIAR_CPU0
(1)之前在目标处理寄存器中已经设置了GIC会将中断信号转发给CPU0，所以这里选择ICCIAR_CPU0；
(2)从该寄存器中可以看出位对于SPI类型的中断，0~9位代表中断ID，而其他位没什么用
4.11 设置外部中断挂起寄存器
4.11.0 查看关于GPIO的Register Description，找到外部中断挂起寄存器
这里有4个外部中断挂起寄存器，而选择EXT_INT41_PEND的原因时GPX1_2是GPX1中的一个引脚
4.11.1 设置EXT_INT41_PEND
将EX_INT41_PEND[2=Interrupt Occurs;代表中断已经发生；而Not Occurs意味着中断还没有发生；
而表示中断已经发生的话会将该挂起的中断清除；
因为入中断控制器后，会将相应的挂起并将信号发给CPU，挂起状态需要手动清除，否则会不断将信号发送给CPU
4.12 设置结束中断寄存器
4.12.0 查看芯片手册，关于Interrupt Controller的Register Description，找到结束中断寄存器
同样选择ICCEOIR_CPU0，因为之前都是用的CPU0
4.12.1 设置结束中断寄存器
对于SPI类型的中断设置0~9位即可，设置为中断代表的中断ID；
作用是让CPU通知中断控制器，中断已经执行完成;
4.13 关于上述操作的代码(伪代码)
汇编部分；
.global _start
_start:
.text
ldr pc,_rest @0x00 Rest
ldr pc,_undef_oder @0x04 Undefine Instruction
ldr pc,_swi_handler @0x08 Supervisor call(svc)
ldr pc,_pref_abort @0x0c Prefetch Abort
ldr pc,_data_abort @0x10 Data Abort
NOP @0x14 Not used
ldr pc,_irq @0x18 IRQ(interrupt)
ldr pc,_fiq @0x1c FIQ(fast interrupt)
_fiq:
_rest:
.word rest @//定义一个标签main，放在_main:标签下，并且main这个标签占4个字节 ,即_main对应代表4个字节的一个标签
_undef_oder:
_swi_handler:
_pref_abort:
_data_abort:
_irq:
.word irq
rest:
ldr sp,=stack_base @//指定栈指针指向栈底部，也就是sp寄存器保存栈地地址，堆栈初始化；这一步不能在user模式下执行，一般在复位后执行
NOP @//其他初始化操作
ldr pc,main @//跳转到main函数入口
irq:
sub lr,lr,#4 @//恢复转跳地址
stmfd sp!,{r0-r12,lr} @//保护现场，入栈
ldr pc,do_IRQ @//跳转到中断执行函数，这部分用C语言写在后面
ldmfd sp!,{r0-r12,pc}^ @//恢复现场，出栈
main:
msr cpsr,#0xD0 @//从管理模式切换到User模式
NOP @//空指令
NOP
.data
buf: @//切换到数据段
.space 200 @//开辟200字节空间
stack_base: @//栈底位置
.end
C语言部分
#include "exynos_4412.h"
#define LED2_ON GPX2.DAT |= (1 << 7)
#define LED2_OFF GPX2.DAT &= (~(1 << 7))
#define LED3_ON GPX1.DAT |= (1 << 0)
#define LED3_OFF GPX1.DAT &= (~(1 << 0))
int flag = 0;
void delay(unsigned int i)
{
while(i--);
}
void do_IRQ()
{
unsigned int interrupt_id = 0;
interrupt_id = CPU0.ICCIAR & 0x3FF; //获得中断id
switch(interrupt_id) //选择执行相应的外设中断
{
case 0:
break;
case 1:
break;
// ... ...
case 58:
flag++;
printf("%d\n", flag);
if(flag%2 == 1)
LED2_ON;
else
LED2_OFF;
/* 取消挂起状态,相应位置1 */
EXT_INT41_PEND = (1 << 2);
/* 通知中断控制器CPU已经执行完中断 */
CPU0.ICCEOIR = CPU0.ICCEOIR & (~0x3FF) | 58;
break;
// ... ...
case 159:
break;
default:
break;
}
}
void key3_init()
{
//外设中断配置
/* 配置key2引脚为中断模式 */
GPX1.CON |= (0xF << 8);
/* 配置中断触发方式,下降沿触发 */
EXT_INT41_CON = EXT_INT41_CON & (~(0x7)) | (0x2 << 8);
/* 打开外设中断开关 */
EXT_INT41_MASK &= (~(1 << 2));
//中断处理器配置
/* 打开外设与中断处理器之间的通道开关 */
ICDDCR |= 1;
/* 打开对应外设通道中断开关 */
ICDISER.ICDISER1 |= (1 << 26);
/* 选择对应CPU处理中断 CPU0 */
ICDIPTR.ICDIPTR14 = ICDIPTR.ICDIPTR14 & (~(0xFF << 16)) | (0x01 << 16);
/* 打开中断处理器与CPU之间的通道开关 */
CPU0.ICCICR |= 1;
}
int main()
{
/* 配置LED2、LED3的引脚为输出模式 */
GPX2.CON |= (0x1 << 28);
GPX1.CON |= (0x1 << 0);
key3_init();
while(1)
{
LED3_ON;
delay(1000000);
LED3_OFF;
delay(1000000);
}
return 0;
}
实验现象 LED3不停闪烁，如果按K3，LED2会亮
4.14 相关寄存器详细描述
4.14.0 寄存器分类
4.14.1寄存器功能描述
| 寄存器名称 | 寄存器名称 | 功能 |
|---|---|---|
| GPXn_CON | 引脚配置寄存器 | 选择引脚功能这里是 |
| EXT_INT4n_CON | 外部中断配置寄存器 | 设置外部中断的触发方式 |
| EXT_INT4n_MASK | 外部中断屏蔽寄存器 | 打开外部中断开关 |
| EXT_INT4n_PEND | 外部中断挂起寄存器 | 取消挂起的中断 |
| ICDDCR | 中断分配控制寄存器 | 打开外部中断和中断控制器之间的总通道 |
| ICDISERn | 中断设置使能寄存器 | 打开具体的某个外部中断和控制器之间的通道 |
| ICDIPTR14_CPU0 | 处理目标设置寄存器选择对应CPU处理中断 | 选择由哪个CPU处理该中断 |
| ICCICR_CPUn | CPU接口控制寄存器 | 打开CPU和中断控制器之间的通道 |
| ICCIAR_CPU0 | 中断确认寄存器 | 获取中断ID |
| ICCEOIR_CPU0 | 结束中断寄存器 | 让CPU通知中断控制器中断已经执行完毕 |
4.14.2 寄存器关系视图
