【裸机开发】IRQ 中断服务函数（二）—— 全局中断初始化

实现了 IRQ 中断服务函数的汇编部分以后，接下来我们要使用C代码实现IRQ中断服务函数的具体逻辑，主要包含初始化和中断处理两部分。

• 全局中断初始化（全局中断使能、IRQ中断使能）
• 具体中断处理逻辑实现

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目录

一、全局中断初始化（理论流程）

二、IRQ 中断使能

1、认识中断ID

2、IRQ 中断使能实现

三、初始化 IRQ 中断服务函数表

1、中断服务函数指针

2、中断服务函数表声明

3、中断服务函数表初始化

四、总结：中断服务函数接口

1、通用中断服务函数（system_irqhandler）

2、中断服务函数注册接口

3、中断初始化接口

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一、全局中断初始化（理论流程）

全局中断初始化的基本流程如下：

① GIC全局中断使能：相当于打开中断控制器

② IRQ中断使能：IRQ目前用于用户日常使用的有128种，我们需要手动指定具体哪一种中断使能

③ 初始化服务函数表：IRQ 一共160 种中断，我们需要为每一种中断分配一个默认的中断服务函数

④ 设置中断向量表：中断向量表默认保存在 0x00000000 的位置，但是 0x00000000 保存了boot rom 相关内容，所以我们有时需要把中断向量表换个地方保存。

二、IRQ 中断使能

IRQ 中断使能需要具体到某种具体的外设中断，即你要打开哪一种类型的中断，GPIO 的中断还是SPI 的中断。因此，在实现IRQ中断使能之前需要先了解中断ID

1、认识中断ID

IRQ 中断是我们最常用的一种中断，包含了所有外设可能产生的中断，如按键、I2C、SPI 等。为了区分这些外设产生的中断，IRQ 中断为这些外设产生的中断分配了中断号。

① 0~15号：这 16 个 ID 分配给 SGI（软件中断）。由软件触发引起的中断，通过向寄存器 GICD_SGIR 写入数据来触发，系统会使用 SGI 中断来完成多核之间的通信。

② 16~31号：这16个ID分配给 PPI（私有中断）。一个CPU可能包含多核，每个核有自己独有的中断，这些独有中断只能在指定的核中处理，我们称这种中断为“ 私有中断 ”。

③ 32~1019号：剩余的分配给 SPI（共享中断）。一个CPU可能包含多核，共享中断在所有的核中都可以得到处理，不仅限于某个特定的核。（目前只用了 128 个）

2、IRQ 中断使能实现

IRQ 中断使能使用的是SDK中的接口。下面的 99 是中断ID，比如你要使用 GPIO1 的 0 -15 引脚，对应的中断ID就是66 + 32 = 98；如果要使用 GPIO1 的 16 - 31 引脚，对应的中断 ID 就是 67 + 32 = 99

注意：这里的 32 表示SGI 和 PPI 对应的32种中断，用户无法干涉。

#include "core_ca7.h"

/* 使能GIC 中 IRQ 的某个外设对应的中断 */
GIC_EnableIRQ(99);    

三、初始化 IRQ 中断服务函数表

为了区分IRQ中断具体来自于哪个外设，定义了 160 种中断（前32种中断有特殊用途），我们要做的第一件事就是给这些中断配上默认的中断函数。

1、中断服务函数指针

为了管理前面说到了的 160 种中断，我们要定义一个函数指针数组，数组中保存的是函数指针（也就是函数地址），因此我们需要确定函数指针的类型。

/* 中断服务函数的格式 */
typedef void (*irqhandler_t)(void* userParams);

• 函数指针类型名：irqhandler_t
• 函数格式：
  • 形参：void*，后续可能需要给中断服务函数传递参数
  • 返回值：void

2、中断服务函数表声明

为了管理每一种中断对应的中断服务函数，我们要创建一个数组，数组的下标就代表中断ID，下标对应的就是中断服务函数指针。

#define MAX_INT 160

/* 管理着所有的irq中断服务函数 */
irqhandler_t irqTable[MAX_INT];

3、中断服务函数表初始化

接下来我们要给这 160 个中断服务函数表逐一赋予默认中断服务函数，所以我们先简单定义一个默认中断服务函数。函数格式必须按照最开始的中断服务函数指针的格式来。

/* 默认中断服务函数 */
void default_irqhandler(void* userParams)
{
    return;
}

然后我们为中断服务函数表中的每一个元素进行初始化

/* 初始化 irq 中断服务函数表 */
void irqtable_init()
{
    unsigned int i = 0;
    for (; i < MAX_INT; i++)
    {
        irqTable[i] = default_irqhandler;
    }
}

四、总结：中断服务函数接口

1、通用中断服务函数（system_irqhandler）

在汇编部分，我们已经获取到了中断ID，在通用中断服务函数中，我们要根据这个中断ID执行对应的中断服务函数。

代码中 giccIar 就是中断ID，我们根据中断ID可以在中断服务函数表中找到对应的函数地址（函数指针），直接调用即可。

/* 通用中断服务函数 */
void system_irqhandler(unsigned int giccIar)
{
    // GICC_IAR 寄存器低10位用于存储中断ID
    unsigned int intID = giccIar & 0x3ff;            
    if (giccIar > MAX_INT)
    {
        return;
    }
    
    // 如果没有要传递的内容，那就传递 (void*)0
    irqTable[giccIar]((void *)0);
}

2、中断服务函数注册接口

方才我们只是给中断服务函数表中每一个中断ID赋予了默认中断服务函数指针，后续可能会在其他地方要修改中断ID对应的中断服务函数，因此我们这里定义一个“注册中断服务函数”

/* 注册中断服务函数 */
void register_irqhandler(unsigned int intID, irqhandler_t handler)
{
    irqTable[intID] = handler;
}

 

3、中断初始化接口

GIC 全局中断使能 和 IRQ 中断使能用的都是 SDK 中的接口。

#include "core_ca7.h"

/* 中断初始化 */
void interrupt_init()
{
    /* GIC 全局中断使能初始化 */
    GIC_Init();

    /* irq 中断服务函数表初始化 */
    irqtable_init();

    /* 设置中断向量表偏移 */
    __set_VBAR((uint32_t)0x87800000);

    /* 使能GIC 中 IRQ 的某个外设对应的中断 */
    GIC_EnableIRQ(99);    
}