【Linux】ARM篇八--中断实验

• 一、前言
• 二、准备工作
• 三、CPU与硬件的交互方式
• 四、轮询方式实现按键实验
• • 1、电路原图
  • 2、按键的实现
• 五、RAM中断实现原理
• 六、GPIO中断
• • 1、GPX1CON
  • 2、EXT_INT41CON寄存器
  • 3、EXT_INT41_MASK寄存器
• 七、中断控制器
• • 1、ICDDCR寄存器
  • 2、ICDISER寄存器
  • 3、ICDIPTR寄存器
• 八、中断的实现
• • 1、ICCIAR寄存器
  • 2、EXT_INT41_PEND寄存器
  • 3、ICCEOIR寄存器
• 九、完整代码与烧入
• • 1、中断完整代码
  • 2、程序烧入步骤
• 十、实验现象
• • 1、轮询按键实验现象
  • 2、中断按键实验现象

本篇使用华清远见的FS4412开发板，进行中断实验，知识包括CPU与硬件的交互方式、中断的原理、中断的实现，本篇通过中断信号的产生，中断信号的传递、中断程序的实现来对中断进行详细讲解。

• FS4412开发板，我用的是华清远见的FS4412开发板
• ubuntu下linux操作系统（包含交叉编译工具）
• serial-com8程序烧入执行工具
• 开发板电路原理图、芯片手册
• 开发程序模板

开发板资料、交叉编译工具、程序烧入工具下载（包含教程）
开发板可选择到华清远见官网进行租赁。
工程模板文件下载

• 轮询
  CPU执行程序时不断地询问硬件是否需要其服务，若需要则给予其服务，若不需要一段时间后再次询问，周而复始
• 中断
  CPU执行程序时若硬件需要其服务，对应的硬件给CPU发送中断信号，CPU接收到中断信号后，将当前的程序暂停下来，转而去执行中断服务程序，执行完成后再返回到被打断的点继续执行
• DMA
  硬件产生数据后，硬件控制器可将产生的数据直接写入到存储器中，整个过程无需CPU的参与

在【Linux】ARM篇四–简单使用汇编点亮LED灯这篇文章中以讲述了GPIO寄存器，这里不在讲述，直接上代码，实验现象在文章最末。

#include "exynos_4412.h"

#define LED2_ON (GPX2.DAT |= (1 << 7))    //LED2亮
#define LED2_OFF GPX2.DAT &= (~(1 << 7))  //LED2灭

int main()
{
	int i = 1;
	
	GPX1.CON &= (~(0xF << 8));

	
	GPX2.CON |= (0x1 << 28);

	while(1)
	{
		
		if(!(GPX1.DAT & (1 << 2)))  
		{
			if(i % 2 == 1)
				LED2_ON;
			else
				LED2_OFF;
			while(!(GPX1.DAT & (1 << 2))); //等待手松开按键
			i++;

		}
		else
		{
		
		}
	}
	return 0;
}

由外设硬件产生中断信号，中断信号经过中断控制器传递给CPU处理。

• Exynos4412的外设硬件产生的中断被视为FIQ或者IRQ的异常信号
• Exynos4412总共160个中断，包括16个软件生成中断(SGIs)、16个私有外围中断(PPIs)和 128个支持共享外围中断(spi)。
• Exynos4412有四个CPU处理器，下面中断实验统一将中断信号发送给CPU0

关于RAM的异常处理，在这篇文章中有详细讲解：【Linux】ARM篇二–寄存器组织与异常处理

外设硬件中断的产生方式 可以通过控制相应寄存器产生，这里已GPIO外部引脚中断为例，配置中断的产生。

按键k3是GPX1_2引脚,配置相应位，使引脚为中断模式。

功能：中断触发方式设置

40-GPX0, 41-GPX1, 42-GPX2, 43-GPX3

GPX1_2引脚对应的是EXT_INT41CON[2]，设置该四位为下降沿触发,（根据按键原理图，引脚接高电平，按键按下时，变为引脚电平变为低电平，所以为下降沿）。

功能：中断触发开关

40-GPX0, 41-GPX1, 42-GPX2, 43-GPX3

• 0：外设中断触发使能
• 1：外设触发屏蔽

因此配置程序为：

GPX1.CON |= (0xF << 8);


EXT_INT41_CON = EXT_INT41_CON & (~(0x7)) | (0x2 << 8); 


EXT_INT41_MASK &= (~(1 << 2));

外设产生的中断信号需要通过中断控制器，才能将信号发送给CPU。

有人会问，为啥不直接把信号传递给CPU？

主要是中断控制器有这些功能：

• 多个中断同时产生时,可对这些中断挂起排队，然后按照优先级依次发送给CPU处理
• 可以为每一个中断分配一个优先级
• 一个中断正在处理时若又产生其它中断，可将新的中断挂起，待CPU空闲时再发送
• 可以为每一个中断选择一个CPU处理
• 可以为每一个中断选择一个中断类型（FIQ或IRQ）
• CPU接收到中断信号后并不能区分是哪个外设产生的，此时CPU可查询中断控制器
• 来获取当前的中断信号是由哪个硬件产生的，然后再进行对应的处理
  可以打开或禁止每一个中断

可以在（4412手册完整版）SEC_Exynos 4412 SCP_Users Manual_Ver.0.10.00_Preliminary，第749页，找到对应外设中断信号的ID

功能：中断的总开关

• 0 ： 忽略外部所用中断
• 1 ： 监控外部中断

功能：对应外设中断通道开关

• 0 ：关闭对应通道中断
• 1 ：打开对应通道中断

一个寄存器只有32位，但是我们有160个中断，因此用了5个寄存器来分配相应的中断位。（根据中断ID号寻找对应的位）

功能：选择哪个CPU处理中断

• 只有寄存器只有0-7控制，每一位控制一个寄存器的选择，因此可支持8个CPU处理（8核），对应着CPU0-CPU8
• 位置1时，选择该位对应的寄存器处理中断，例如：值为0x3时，中断被发送到处理器0和处理器1。
• 一个寄存器可以控制4个外设中断的选择，有160中断，因此需要40个寄存器控制
  对应表如下：
  

本实验中断控制器配置程序为：

ICDDCR |= 1;


ICDISER.ICDISER1 |= (1 << 26);


ICDIPTR.ICDIPTR14 = ICDIPTR.ICDIPTR14 & (~(0xFF << 16)) | (0x01 << 16);


CPU0.ICCICR |= 1;

ARMCPU对中断的处理跟ARM本身对异常的相应有关，详情看【Linux】ARM篇二–寄存器组织与异常处理RAM异常响应部分。
因此根据异常响应原理，我们在启动文件中，改变和添加相应的代码：


相应代码：

//外部硬件中断处理
IRQ_handler:

SUB LR, LR, #4


STMFD sp!, {R0-R12, LR}


BL do_IRQ


LDMFD sp!, {R0-R12, PC}^

功能：CPU向中断控制器中获得对应中断ID号

0~9位存放着中断ID号。

功能：中断信号进入中断控制器后，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。

• 相应位置1，清除挂起状态。

功能通知中断控制器CPU已经执行完中断

• 0~9位 ：写入中断ID。

因此，在interface.c里写中断执行函数：

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("%dn", flag);
			if(flag%2 == 1)
				LED2_ON;
			else
				LED2_OFF;
			
			EXT_INT41_PEND = (1 << 2);   

			
			CPU0.ICCEOIR = CPU0.ICCEOIR & (~0x3FF) | 58;
			break;
			// ... ...
		case 159:
			break;
		default:
			break;
	}
}

#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("%dn", flag);
			if(flag%2 == 1)
				LED2_ON;
			else
				LED2_OFF;
			
			EXT_INT41_PEND = (1 << 2);   

			
			CPU0.ICCEOIR = CPU0.ICCEOIR & (~0x3FF) | 58;
			break;
			// ... ...
		case 159:
			break;
		default:
			break;
	}
}

void key3_init()
{
	//外设中断配置
	
	GPX1.CON |= (0xF << 8);

	
	EXT_INT41_CON = EXT_INT41_CON & (~(0x7)) | (0x2 << 8); 

	
	EXT_INT41_MASK &= (~(1 << 2));

	//中断处理器配置
	
	ICDDCR |= 1;

	
	ICDISER.ICDISER1 |= (1 << 26);

	
	ICDIPTR.ICDIPTR14 = ICDIPTR.ICDIPTR14 & (~(0xFF << 16)) | (0x01 << 16);

	
	CPU0.ICCICR |= 1;
	
}

int main()
{
	
	GPX2.CON |= (0x1 << 28);
	GPX1.CON |= (0x1 << 0);
	
	key3_init();

	while(1)
	{
		LED3_ON;
		delay(1000000);
		LED3_OFF;
		delay(1000000);
	}
	return 0;
}

1.输入make生成.bin文件

2.将.bin文件复制到共享文件夹
①

②

③
输入：

cp ARM_LED.bin /mnt/hgfs/cca

将文件复制到cc文件夹

3.打开serial-com8，连接开发板（COM2接口），烧入程序
①查看端口

②打开serial-com8设置


③接通开发板电源，迅速按enter键，使其快速进入裸机模式。

④烧入程序

输入：

loadb 40008000

选择可执行文件烧入

烧入成功：

⑤执行程序
输入：

go 40008000