Ok6410硬件操作之中断

中断概念

CPU在工作的过程中，经常需要与外设进行交互,交互的方式包括”轮询方式”,”中断方式”。

1. 轮询方式：

CPU不断地查询设备的状态并作出相应的反应。该方式实现比较简单，但占用 CPU 资源过高，CPU利用率很低，不适合多任务的系统。

2. 中断方式：

当某件事发生了，硬件会设置某个寄存器；CPU在每执行完一个指令时，通过硬件查看这个寄存器，如果发现所关注的事件发生了，则中断当前程序流程，跳转到一个固定地址处理这件事，最后返回继续执行被中断的程序。它的实现复杂，但是效率很高，是常用的方法。

中断生命周期

中断源

在中断的生命周期中，中断源的作用是负责产生中断信号。S3C6410支持64个中断源; (通过芯片手册浏览中断源)

从上图可以看出，S3C6410的中断分为VIC0和VIC1两组，每一组32个中断。

外部中断：

No	Source	Desciption	Group
0	INT_EINT0	External interrupt 0~ 3	VIC0
1	INT_EINT1	External interrupt 4 ~ 11	VIC0
32	INT_EINT2	External interrupt 12 ~ 19	VIC1
33	INT_EINT3	External interrupt 20 ~ 27	VIC1
53	INT_EINT4	External interrupt Group 1 ~ Group 9	VIC1

 

中断控制器

InterruptController in S3C6410X

 

中断处理

S3C6410中断处理有向量模式和非向量方式。向量中断就是不同的中断有不同的入口地址，非向量中断就只有一个入口地址，进去了在判断中断标志来识别具体是哪个中断。向量中断实时性好，非向量中断简单。

向量中断------由硬件提供中断服务程序入口地址；

非向量中断------由软件提供中断服务程序入口地址；

非向量中断方式：

 

向量中断方式：

 

不论何种CPU，中断处理过程是相似的。

1)        中断控制器汇集各类外设发出的中断信号，然后告诉CPU。

2)        CPU保存当前程序的运行环境（各个寄存器等），调用中断服务程序（ISR）来处理这些中断。

3)        在ISR中进行相应的处理。

4)        清除中断

5)        最后恢复被中断程序的运行环境，继续执行。

对于不同的CPU而言，中断的处理只是细节不同。

中断控制器操作示例：

下面我们实现按键中断，这里采用的是向量中断的方式。

在ok6410的开发板上按键S2---S7对应的引脚为GPN0-----GPN5，LED1-LED4对应的引脚为GPM0----GPM3

一  设置GPN0引脚为外部中断

 

#define GPNCON (volatile unsigned long*)0x7f008830
void button_init()
{
         *(GPNCON) = 0b10 ;        //设置按键S2
}

二   初始化中断控制寄存器 

定义各个寄存器的地址:

/*interrupt registes*/
#define EXT_INT_0_CON       *((volatile unsigned int *)0x7f008900)  
#define EXT_INT_0_MASK      *((volatile unsigned int *)0x7f008920)
#define EXT_INT_0_PEND      *((volatile unsigned int *)0x7f008924)    
#define VIC0INTENABLE       *((volatile unsigned int *)0x71200010)  
#define EINT0_VECTADDR      *((volatile unsigned int *)0x71200100)    
#define VIC0ADDRESS         *((volatile unsigned int *)0x71200f00)  

1  设置触发方式

外部中断配置寄存器：

 

设置按键S2下降沿触发方式：

EXT_INT_0_CON = 0b010;

2  取消屏蔽外部中断 

 

EXT_INT_0_MASK = 0;

3  使能外部中断 

VIC0INTENABLE |= (0b1);                     /* 使能外部中断*/

因为S3C6410是采用向量中断，所以就需要配置中断的入口地址。这个入口地址就是靠VICxVECTADDRy寄存器来配置的。

当按下S2时，CPU就会自动的将VIC0VECTADDR0的值赋给VIC0ADDRESS并跳转到这个地址去执行。

EINT0_VECTADDR = (int)key_handle;         /*设置入口地址*/

 Key_handle是中断处理程序的函数名。

4  使能向量中断和打开总中断

__asm__(
//打开向量中断方式
    "mrc p15,0,r0,c1,c0,0\n"
    "orr r0,r0,#(1<<24)\n"
    "mcr p15,0,r0,c1,c0,0\n"
//打开总中断，将CPRS的I位清零
    "mrs r0,cpsr\n"
    "bic r0, r0, #0x80\n"
    "msr cpsr_c, r0\n"           
    :
    :
  );

三 编写中断处理函数

void key1_handle()
{
    __asm__(
   
    "sub lr, lr, #4\n" 
    "stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"      
    :
    :
   );
    led_on();
        
    /* 清除中断 */
    EXT_INT_0_PEND = ~0x0; 
    VIC0ADDRESS = 0;
  
    __asm__(
    "ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^ \n"      
    :
    :
  );
  
}

"sub lr, lr, #4\n" 计算中断处理完毕后的返回地址 

中断跳转的时候，会将pc的值给lr，pc的值为当前执行程序地址+4，lr的值就是pc的值。而返回的地址应该是执行阶段的下一条地址，也就是当前执行程序地址+4，所以直接返回lr的值就不对了，应该返回lr-4的值。

"stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n" 保存被中断程序的运行环境，即各个寄存器。

"ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^ \n"  恢复被中断程序的运行环境

 

Last but not least!!!

中断处理函数的代码是用c代码写的，需要栈来环境保护和恢复运行环境了。ARM有7中不同工作模式，不同的工作模式有自己的备份寄存器。其中，栈SP是每个模式都有自己的。所以需要设置下irq模式下的栈。将模式切换为irq模式，再设置sp。

init_stack:
msr cpsr_c, #0xd2
ldr sp, =0x53000000 //初始化r13_irq
msr cpsr_c, #0xd3
ldr sp, =0x54000000  //初始化R13_svc      
mov pc, lr

参考资料：《嵌入式开发完全手册》

                    http://comm.chinaaet.com/adi/blogdetail/40071.html