cortex-A7中断实验 --- STM32MP157

实验目的

1，实现KEY1/LEY2/KE3三个按键，中断触发打印一句话

2，实现KEY1/LEY2/KE3三个按键按下之后，灯的状态取反

一，异常源和异常模式

1，异常源：异常源引发处理器进入对应的异常模式

2，异常模式 === 异常源 === 

FIQ                         FIQ类型异常源

IRQ                        IRQ类型异常源

SVC                       reset（复位异常源）

                                swi（软中断指令）

ABORT                    data abort（取数据中止）

                                prefetch abort（取指令中止）

UNDEF                UNDEF未定义异常源

3，五种异常模式，对应7中异常源，根据不同的异常源，进入不同的异常模式，执行异常处理函数，异常源具有优先级，复位的优先级最高

二，异常处理流程

1，异常向量表

1：概念：异常向量表就是内存的一块寻址空间，共32个字节，分为8份，存放7中异常源，一份保留，地址是固定的，不可以随意修改。通过指定异常向量表的基地址和偏移地址，就可以找到相应的异常源，执行异常处理程序

2：为什么引入异常向量表：每个人编写的程序入口（函数名）不一致，但是可以通过地址指定异常处理异常程序的入口一致

 2，保存现场 （自动完成）

分为4大步，3小步：

1，保存CPSR寄存器中的值到SPSR_寄存器中

2，修改CPSR寄存器的值

        1>修改CPSR寄存器中的T位（状态位），T=0，当前的状态为arm状态，指向arm指令集

        2>根据需要，禁止相应的 I / F中断位

        3>修改CPSR寄存器中第 [4:0] 位，为对应异常模式

3，保存函数的返回地址到LR寄存器中

4，修改PC指向异常向量表

3，恢复现场（手动完成）

分为两步

1，将LR寄存器中的值，恢复给PC

2，将SPER_寄存器中的值，恢复给CPSR寄存器

4，软中断指令

指令码：SWI

指令格式：SWI 终端号（0 ~ 0xFFFFFF）

验证流程实例代码：

.text
.global _start
_start:
    @1.构建异常向量表
    b reset
    b undef_interrupt
    b software_interrupt
    b prefetch_dataabort
    b data_abort
    b .
    b irq
    b fiq

reset:
    @2.系统一上电，程序运行在SVC模式
        @1> 初始化SVC模式下，栈指针
    ldr sp,=0x40000800
    @3.从SVC模式切换到user模式
    msr cpsr,#0xD0
    @4.user模式下代码
        @1> 初始化user模式下，栈指针
    ldr sp,=0x40000700
    mov r0,#0x1
    mov r1,#0x2
    @4.执行软中断指令 ===> 保存现场(四大步三小步)
    swi 2
    add r0,r0,r1 @ r0 = 0x3
    b stop
    
    
undef_interrupt:
software_interrupt:
    @压栈保存现场    
    stmfd sp!,{r0-r12,lr}
    mov r0,#0x3
    mov r1,#0x4
    add r0,r0,r1 @ r0 = 0x7
    @出栈恢复现场    
    ldmfd sp!,{r0-r12,pc}^
    @^:将SPSR_寄存器中的值，给到CPSR寄存器中
    
prefetch_dataabort:
data_abort:
irq:
fiq:
    
stop:
    b stop    
.end

三，分析电路图

中断触发方式：下降沿

网络编号 == 引脚号

KEY1 === PF9

KEY2 === PF7

KEY3 === PF8

1，分析框图

1，根据框图，需要分析RCC / GPIO / EXTI / GIC章节

2：RCC：使能GPIOF组寄存器（EXTI / GIC不属于核外寄存器，不需要使能，上电自动运行）

3：GPIO：设置引脚为输入模式

4：EXTI：设置中断触发方式（下降沿触发）

5：GIC：检测哪一个按键按下

中断触发流程：RCC使能 == GPIOF输入 == EXTI设置触发方式 == GIC检测按键 == A7核接收到中断信号，执行中断处理函数

四，分析RCC章节

1，确定总线连接

GPIO：AHB4

2，基地址

GICC === 0xA0022000

GICD === 0xA0021000

GPIOF === 0x50007000

EXTI === 0x5000D000

3，分析寄存器

1，分析RCC_MP_AHB4ENSETR寄存器

作用：使能GPIOF组寄存器

地址：0x50000000 + 0xA28 = 0x50000A28

伪代码：RCC_MP_AHB4ENSETR [5] = 1

五，分析GPIO章节

1，分析GPIOx_MODER寄存器

作用：设置GPIO引脚模式为输入模式（输入，输出，复用，模拟）

地址：0x50007000 + 0x00 = 0x50007000

伪代码：GPIOF_MODER [19:18] = 10 === KEY1

GPIOF_MODER [17:16] = 10 === KEY2

GPIOF_MODER [15:14] = 10 === KEY3

六，分析EXTI章节

1，概述

 2，内部框图

3，中断框图

 

3，分析寄存器

1，EXTI_EXTICRn寄存器(n=1~4)

EXTI external interrupt selection register === 外部中断选择寄存器

作用：设置GPIO引脚信号与EXTI进行连接 === 将外部按键信号经过GPIO控制器，转发到EXTI控制器

伪代码：EXTI_EXTICR3[15:8] = 0x05 ----> 设置KEY1按键与EXTI9进行连接

EXTI_EXTICR2[31:24] = 0x05 ----> 设置KEY2按键与EXTI7进行连接

EXTI_EXTICR3[7:0] = 0x05 ----> 设置KEY1按键与EXTI8进行连接

2，分析EXTI_FTSR1寄存器

作用：设置中断信号为下降沿触发方式

伪代码：EXTI_FTSR1[9] = 1 ----> 设置KEY1按键为下降沿触发方式

EXTI_FTSR1[7] = 1 ----> 设置KEY2按键为下降沿触发方式

EXTI_FTSR1[8] = 1 ----> 设置KEY3按键为下降沿触发方式

3，分析EXTI_IMR1寄存器

作用：设置中断不屏蔽 === EXTI层中断转发到GIC层

伪代码：EXTI_IMR1[9] = 1 ----> 设置KEY1按键中断不屏蔽

EXTI_IMR1[7] = 1 ----> 设置KEY2按键中断不屏蔽

EXTI_IMR1[8] = 1 ----> 设置KEY3按键中断不屏蔽

4，分析EXTI_FPR1寄存器

作用：清除EXTI层中断挂起标志位

rc_w1作用：读0：表示中断没有触发

读1：表示中断触发

写0：不清除EXTI层中断挂起标志位

写1：清除EXTI层中断挂起标志位

伪代码：EXTI_FPR1[9] = 1 ----> 清除key1按键EXTI层中断挂起标志位

EXTI_FPR1[7] = 1 ----> 清除key2按键EXTI层中断挂起标志位

EXTI_FPR11[8] = 1 ----> 清除key3按键EXTI层中断挂起标志位

七，分析GICD章节

1，中断号管理

SGI：Software generated interrupts ==> 软件产生中断(软中断)

PPI：Private peripheral interrupts ==> 私有外设中断

SPI：Shared peripheral interrupts ==> 共享外设中断

1，GIC层共有288个中断号（0 ~ 287）

2，16个PPIS（ID：16 ~ 31），16个SGIS（ID：0 ~ 15），256个SPIS（ID：32 ~ 287）

按键中断号： 97 === EXTI7

98 === EXTI8

99 === EXTI9

2，分析寄存器

1，GICD_CTLR寄存器

作用：设置GICD组0使能

伪代码：GICD_CTLR [0] = 1

2，分析GICD_ISENABLERx寄存器

作用：设置GICD层中断使能

伪代码：EXTI9 ----> 中断号99 ----> GICD_ISENABLER3[3] = 1

EXTI7 ----> 中断号97 ----> GICD_ISENABLER3[1] = 1

EXTI8 ----> 中断号98 ----> GICD_ISENABLER3[2] = 1

3，分析GICD_IPRIORITYRx寄存器

作用：设置GICD层中断优先级寄存器，GICD层优先级需要比GICC层优先级高，才能转发到GICC层（值的范围 0 ~ 2^5 -1，数字越小，优先级越高）

伪代码：中断号99 ---->GICD_IPRIORITYR24[31:27] = 0b00000

中断号97 ---->GICD_IPRIORITYR24[15:11] = 0b00000

中断号98 ---->GICD_IPRIORITYR24[23:19] = 0b00000 （值自定义）

4，GICD_ITARGETSRx寄存器

作用：设置GICD层中断目标分配给CPU0

0b00---不分配

0b01---分配给CPU0

0b10---分配给CPU1

0b11---分配给CPU0 和 CPU1

伪代码：GICD_ITARGETSR24[25:24] = 0b01

GICD_ITARGETSR24[9:8] = 0b01

GICD_ITARGETSR24[17:16] = 0b01

5，分析GICD_ICPENDRx寄存器

作用：清除GICD层中断挂起标志位

挂起：暂时被淘汰出内存

伪代码：中断号99 ----> GICD_ICPENDR3[3] = 1 ----> 清除key1按键GICD层中断挂起标志位

中断号97 -----> GICD_ICPENDR3[1] = 1 ----> 清除key2按键GICD层中断挂起标志位

中断号98  ----> GICD_ICPENDR3[2] = 1 ----> 清除key3按键GICD层中断挂起标志位

八，分析GICC章节

1，分析GICC_CTLR寄存器

作用：设置GICC层组0使能

伪代码：GICC_CTLR [0] = 1

2，分析GICC_PMR寄存器

作用：设置GICC层的优先级

伪代码：GICC_PMR [7:3] = 0b11111(自定义)

3，分析GICC_IAR寄存器

作用：获取中断号

伪代码： num = GICC_IAR

4，分析GICC_EOIR寄存器

作用：清除获取到的中断号

        GICC_EOIR = num