中断处理流程
中断是一种通知信号，用于告诉CPU发生了某件事，一般由外部设备产生，也可以由软件产生，称为软中断。中断采用异步工作方式，CPU提前注册中断处理，中断一旦发生，CPU就会去执行指定的工作。
中断产生后，并不会直接传递给CPU，而是先传递给中断控制器，中断控制器进行相应的过滤和优先级比较之后，才会传递给CPU进行处理。
2440支持60个中断源，有些中断源包含子中断源，比如串口中断就包含错误中断、接收中断、发送中断三个。
6410支持64个中断源，210支持93个中断源。
中断产生后首先要传递给中断控制器进行过滤，以2440的过滤流程为例：
中断的处理过程如下，带子断的中断源需要先经过子中断保留寄存器SUBSRCPND和子中断屏蔽寄存器SUBMASK，经过过滤后进入中断保留寄存器SRCPND，不带子中断的中断源直接进入SRCPND。位于SRCPND中保存的中断可以分为普通中断IRQ和快速中断FIQ，通过MODE寄存器过滤出FIQ并送往FIQ线，通过中断屏蔽寄存器MASK和MODE寄存器过滤出IRQ再输入Priority进行优先级判断后再送往IRQ线。
CPU处理中断信号时有两种方式：
- 非向量方式（2440）
- 向量方式（6410/210）
非向量方式：
- 中断发生，PC指针跳转到固定的地址处
- 保存环境，进入中断工作模式后需要保存相关寄存器，以便于中断结之后恢复环境
- 读取中断源，判断中断类型
- 调用对应该中断的中断处理程序
- 恢复环境
以2440为例，其中断处理的部分代码如下：
irq:
sub lr, lr ,#4
stmfd sp! , {r0-r12,lr} /*保存环境*/
bl handle_int /*跳转到中断处理程序*/
ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^ /*恢复环境*/
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向量方式：
- 中断发生，CPU直接跳转到用户设置好的中断处理程序
- 保存环境
- 处理中断
- 恢复环境
使用向量方式的中断处理需要提前设置好各个中断的处理函数。
要完成中断的处理，需要配置以下各项：
- 初始中断源，比如要想使用按键中断，就必须把按键配置成中断模式
- 初始化中断控制器
- 编写中断处理函数
下面通过按键中断，完成在开发板上按下按键后，点亮LED的目的。
2440按键中断编程
TQ2440开发板使用GPF1管脚作为按键引脚，GPF组寄存器描述如下：
把管脚设置为中断模式的代码如下：
#define GPGCON (volatile unsigned long *)0x56000060
/*
* K1,K2,K3,K4对应GPG0、GPG3、GPG5、GPG6
*/
#define GPG0_int (0x2<<(0*2))
#define GPG3_int (0x2<<(3*2))
#define GPG5_int (0x2<<(5*2))
#define GPG6_int (0x2<<(6*2))
#define GPG0_msk (3<<(0*2))
#define GPG3_msk (3<<(3*2))
#define GPG5_msk (3<<(5*2))
#define GPG6_msk (3<<(6*2))
void button_init()
{
*(GPGCON) &= ~(GPG0_msk | GPG3_msk | GPG5_msk | GPG6_msk);
*(GPGCON) |= GPG0_int | GPG3_int | GPG5_int | GPG6_int;
}
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下面对2440的中断控制器进行初始化。
参考芯片手册，第一个与中断控制有关的寄存器是INTMSK，它表示中断屏蔽位，每一位表示一个中断，只有将对应位设置为0，对应的中断才能使用。其中，EINT4_7比较特殊，它还有一个寄存器需要设置，即EXTINT0，用来设置具体哪个EINT将被打开。
除了初始化中断寄存器外，还需要将系统中断使能，这需要操作CPSR寄存器的第7位打开。
综上，2440中断初始化的代码如下：
#define INTMSK (volatile unsigned long *)0x4A000008
#define EINTMASK (volatile unsigned long *)0x560000a4
void init_irq()
{
// 对于EINT4，需要在EINTMASK寄存器中使能它
*(EINTMASK) &= ~(1<<4);
// EINT0、EINT1、EINT2、EINT4_7使能
*(INTMSK) &= (~(1<<0)) & (~(1<<1)) & (~(1<<2)) & (~(1<<4));
__asm__(
/*开中断*/
"mrs r0,cpsr\n"
"bic r0, r0, #0x80\n"
"msr cpsr_c, r0\n"
:
:
);
}
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下面开始编写中断处理程序。根据前面的分析可知，中断处理包含以下几个步骤：
- 保存环境
- 判断中断源
- 调用中断处理程序
- 恢复环境
中断异常处理如下：
irq:
sub lr, lr, #4
stmfd sp!, {r0-r12, lr} /* 保护现场 */
bl handle_int
ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^ /* 恢复现场，^表示把spsr恢复到cpsr */
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中断处理程序如下：
#define SRCPND (volatile unsigned long *)0x4A000000
#define INTMOD (volatile unsigned long *)0x4A000004
#define PRIORITY (volatile unsigned long *)0x4A00000c
#define INTPND (volatile unsigned long *)0x4A000010
#define INTOFFSET (volatile unsigned long *)0x4A000014
#define SUBSRCPND (volatile unsigned long *)0x4A000018
#define INTSUBMSK (volatile unsigned long *)0x4A00001c
#define EINTPEND (volatile unsigned long *)0x560000a8
void handle_int()
{
/*读取产生中断的源*/
unsigned long value = *(INTOFFSET);
switch(value)
{
case 0: //EINT0~K4
led_on();
break;
case 1: //EINT1~K1
led_off();
break;
case 2: //EINT2~K3
led_on();
break;
case 4: //EINT4~K2
led_off();
break;
default:
break;
}
/* 中断清除 */
if(value == 4)
*(EINTPEND) = (1 << 4);
*(SRCPND) = 1 << value;
*(INTPND) = 1 << value;
}
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注意，中断产生后处理器的工作模式会发生切换，由于中断模式和svc模式使用不能的sp指针，导致在中断模式下栈其实是没有初始化过的，这需要在初始化栈的时候再对中断模式下的sp指针也进行一次初始化：
init_stack:
msr cpsr_c, #0xd2
ldr sp, =0x33000000 @此处实际设置的是r13_irq
msr cpsr_c, #0xd3
ldr sp, =0x34000000 @此处实际设置的是r13_svc
mov pc, lr
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6410按键中断编程
OK6410的按键电路如下图所示：
由此可知，6个按键的引脚分别是GPN0-GPN5。参考中断部分的描述，6个按键对外部中断0-5，但是这些按键对应的中断号只有两个，分别是EINT0和EINT1，芯片手册部分的描述如下：
下面将这些引脚配置成中断模式，相关寄存器的描述如下：
我们将第1个和第6个按键配置成中断模式，原因在注释中有描述，代码如下：
#define GPNCON *((volatile unsigned long*)0x7f008830)
void button_init()
{
GPNCON = (0x2) | (0x2 << 10); //使用第1个和第6个按键，对应EINT0和EINT1
/*不能使用第1个和第2个按键来测试中断，
因为它们对应的中断号是相同的，都是EINT0*/
}
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下面对中断控制器进行初始化。
第一步要配置中断的产生时机，这里将中断配置成下降沿产生中断，相关寄存器是EINT0CON0，以下是该寄存器的描述：
第二步要取消EINT0和EIN1的屏蔽，相关寄存器是EINT0MASK，以下是该寄存器的描述：
第三步是使能中断，EINT0和EINT1属于第0组向量中断控制器VIC0，其寄存器是
第四步是修改CPSR寄存器，将总中断开打。
除了以上步骤，在6410中，由于使用了向量中断，还需要对向量中断进行配置。中断向量的配置是填充相关中断对应的跳转地址，每个中断都有一个固定的地址，用于填充该中断跳转地址。对于EINT0和EINT1的中断向量地址配置寄存器是VIC0VECTADDR0和VIC0VECTADDR1。
6410既可以使用向量中断，也可以使用非向量中断，由cp15中的c1寄存器来配置。
以上步骤对应的代码如下：
void irq_init()
{
//1.配置按键中断在下降沿产生，使用第1和第6个按键
//EINT0CON0 = (0x2) | (0x2 << 8);
EINT0CON0 = 0x2;
//2.取消EINT0和EIN1的屏蔽
EINT0MASK = 0x0;
//3.使能中断
VIC0INTENABLE |= 0x3;
//5.设置EINT0和EINT1的中断向量地址
EINT0_VICADDR = (int)key1_isr;
EINT1_VICADDR = (int)key2_isr;
//4.设置CPSR，使能向量中断，打开总的中断
__asm__(
"mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"
"orr r0, r0, #(1<<24)\n"
"mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"
"mrs r0, cpsr\n"
"bic r0, r0, #0x80\n"
"msr cpsr_c, r0\n"
:
:
);
}
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除此之外，同样还要设置一下irq模式下sp的地址，以便于在进入中断模式后能顺利地使用栈。
stack_init:
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
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最后是编写中断处理程序，同样包含以下4个步骤：
- 保存环境
- 中断处理
- 清除中断
- 恢复环境
代码如下：
void key1_isr()
{
//1.保存环境
__asm__(
"sub lr, lr, #4\n"
"stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"
:
:
);
//2.中断处理
led_on();
//3.清除中断
EINT0PEND |= 0x1;
VIC0ADDRESS = 0x0;
//4.恢复环境
__asm__(
"ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^\n"
);
}
void key2_isr()
{
//1.保存环境
__asm__(
"sub lr, lr, #4\n"
"stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"
:
:
);
//2.中断处理
led_off();
//3.清除中断
EINT0PEND |= 0x2;
VIC0ADDRESS = 0x0;
//4.恢复环境
__asm__(
"ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^\n"
:
:
);
}
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