《嵌入式linux应用程序开发完全手册》中断控制器操作（外部中断）学习笔记   一.ARM中断体系 当一个“异常”发生时，或者说当收到一个中断触发信号时，ARM9将会自动完成如下一些工作： （1）       在异常工作模式的连接寄存器R14中保存前一个工作模式的下一条指令地址，即是pc+4或者pc+8。 （2）       将CPSR的值复制到异常模式的SPSR中。 （3）       将CPSR的工作模式位设为这个异常对应的工作模式。 （4）       令PC值等于这个异常模式在异常向量表中的地址，即跳转去执行异常向量表中的相应指令。既是执行中断服务程序。  当从异常模式恢复至之前的工作模式时，软件需要完成如下工作： （1）       将前面进入异常时保存在R14中的指令地址减去适当值后赋给PC寄存器。 异常模式 退出异常时PC值 进入异常模式时R14值 Svc MOVS PC,R14 PC+4 Und MOVS PC,R14 PC+4 Fiq SUBS PC,R14,#4 PC+4 Irq SUBS PC,R14,#4 PC+4 Abt 指令预取终止 SUBS PC,R14,#4 PC+4 指令读取终止 SUBS PC,R14,#8 PC+8   （2）       将SPSR的值复制回CPSR。 二. S3C2440中断控制器 其实，无论哪种CPU,中断处理过程都是类似的： 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，调用中断服务程序来处理中断。 3.       在ISR(interrupt Service Routine)中通过读取中断控制器，外设的相关寄存器来识别这是哪个中断，并进行相应的处理。 4.       清除中断：通过读写中断控制器和外设的相关寄存器来实现。 5.       最后恢复被中断程序的运行环境，继续执行中断前的程序。 当然，对于不同的CPU体系结构，具体的寄存器操作自然就不同了。 对于S3C2440，寄存器SUBSRCPND和SRCPND表明有哪些中断被触发了，正在等待处理（pending），INTSUMMSK和INTMSK寄存器用于屏蔽某些中断 基本中断处理过程如下： 中断源被触发过后，SUBSRCPND寄存器中的相应位会被置位，如果此中断没有被INTMSK寄存器屏蔽掉，它将会进一步处理。在SRCPND寄存器中，被触发的中断相应位被置1，等待处理。如果被触发的中断源中有FIQ，则CPU进入FIQ Mode进行处理。如果被触发的是一般的IRQ，可能同时有几个中断被触发，未被INTMSK寄存器屏蔽的中断经过比较，选出优先级最高的中断，此中断在INTPND寄存器中的相应位被置1，然后CPU进入IRQ Mode进行处理。中断服务程序可以通过读取INTPND寄存器或者 INTOFFSET寄存器来确定中断源。 综上，使用中断的步骤如下： 1.       设置好中断模式和快速中断模式下的栈。 2.       准备好中断处理函数。包括异常向量表，ISR，清除中断。 清除中断的方法： (1)    操作具体外设清除中断信号。 (2)    清除SUBSRCPND，SRCPND寄存器中的相应位。 (3)    清除INTPND寄存器中的相应位。 3.       进入和退出时需要对中断程序的运行环境进行保护和恢复。 （1）进入和退出IRQ的一般处理： sub lr, lr, #4 @ 计算返回地址 stmdb sp!, { r0-r12,lr } @ 保存使用到的寄存器 …… @中断处理 ldmia sp!, { r0-r12,pc }^ @ 中断返回, ^表示将spsr的值复制到cpsr   （2）进入和退出FIQ的一般处理：    sub lr, lr, #4 @ 计算返回地址 stmdb sp!, { r0-r7,lr } @ 保存使用到的寄存器 …… @快速中断处理 ldmia sp!, { r0-r7,pc }^ @ 中断返回, ^表示将spsr的值复制到cpsr 4.       根据具体中断，设置相关外设，比如对于GPIO中断，需要将相应引功能设置为“外部中断”，设置中断触发条件等等。 5.       将INTSUBMSK寄存器相应位设为0，如果需要的话。 6.       确定使用中断的方式：FIQ或者 IRQ 7.       如果是FIQ，则INTMOD寄存器中设置相应位为1；如果是IRQ，则在PRIORITY寄存器中设置优先级。 8.        如果是IRQ，将INTMSK寄存器相应位设为0，FIQ不受INTMSK寄存器控制。 9.       设置CPSR寄存器中的I 位(IRQ)或者 F位(FIQ)，全能IRQ或者FIQ。 中断控制寄存器： （1）      子中断源未决寄存器SUBSRCPND，地址：0x4A000018 （2）      子中断屏蔽寄存器INTSUBMSK，地址：0x4A00001C （3）      中断源未决寄存器SRCPND，地址：0x4A000000 （4）      中断屏蔽寄存器INTMSK，地址：0x4A000008 （5）      中断模式寄存器INTMOD，地址：0x4A000004 （6）      优先级寄存器PRIORITY，地址：0x4A00000C （7）      中断未决寄存器INTPND，地址：0x4A000010 （8）      中断偏移寄存器INTOFFSET,地址：0x4A000014 各个寄存器的具体操作说明请参考S3C2440的datasheet。 三.KEY对应的中断连接  EINT19(GPG11)-------K1  EINT11(GPG3)-------K2 EINT2GPF2)-------K3 EINT0GPF0)-------K4 将这几个I/O口设置成外部中断功能。如果某个key按下时就产生中断，点亮对应的led。 四. 按键中断实验代码 （1）初始化，设置中断模式、系统模式的栈，设置好中断处理函数   @****************************************************************************** @ File：head.S @ 功能：初始化，设置中断模式、系统模式的栈，设置好中断处理函数 @****************************************************************************** .extern main .text .global _start _start: @****************************************************************************** @ 中断向量，本程序中，除Reset和HandleIRQ外，其它异常都没有使用 @****************************************************************************** b Reset @ 0x04: 未定义指令中止模式的向量地址 HandleUndef: b HandleUndef @ 0x08: 管理模式的向量地址，通过SWI指令进入此模式 HandleSWI: b HandleSWI @ 0x0c: 指令预取终止导致的异常的向量地址 HandlePrefetchAbort: b HandlePrefetchAbort @ 0x10: 数据访问终止导致的异常的向量地址 HandleDataAbort: b HandleDataAbort @ 0x14: 保留 HandleNotUsed: b HandleNotUsed @ 0x18: 中断模式的向量地址 b HandleIRQ @ 0x1c: 快中断模式的向量地址 HandleFIQ: b HandleFIQ Reset: ldr sp, =4096 @ 设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈 bl disable_watch_dog @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启 msr cpsr_c, #0xd2 @ 进入中断模式，M[4:0]=10010 , [IFT]=110 ldr sp, =3072 @ 设置中断模式栈指针 msr cpsr_c, #0xdf @ 进入系统模式 ldr sp, =4096 @ 设置系统模式栈指针， @ 其实复位之后，CPU就处于系统模式， @ 前面的“ldr sp, =4096”完成同样的功能，此句可省略 bl init_led @ 初始化LED的GPIO管脚 bl init_irq @ 调用中断初始化函数，在init.c中 msr cpsr_c, #0x5f @ 设置I-bit=0，开IRQ中断,[IFT]=010 ldr lr, =halt_loop @ 设置返回地址 ldr pc, =main @ 调用main函数 halt_loop: b halt_loop HandleIRQ: sub lr, lr, #4 @ 计算返回地址 stmdb sp!, { r0-r12,lr } @ 保存使用到的寄存器 @ 注意，此时的sp是中断模式的sp @ 初始值是上面设置的3072 ldr lr, =int_return @ 设置调用ISR即EINT_Handle函数后的返回地址 ldr pc, =EINT_Handle @ 调用中断服务函数，在interrupt.c中 int_return: ldmia sp!, { r0-r12,pc }^ @ 中断返回, ^表示将spsr的值复制到cpsr   （2）初始化，关闭watchdog,，初始化GPIO引脚为外部中断。   * init.c: 进行一些初始化 */ #include "s3c24xx.h" /* * LED1-4对应GPB5、GPB6、GPB7、GPB8 */ #define GPB5_out (1<<(5*2)) // LED1 #define GPB6_out (1<<(6*2)) // LED2 #define GPB7_out (1<<(7*2)) // LED3 #define GPB8_out (1<<(8*2)) // LED4 /* * K1-K4对应GPG11、GPG3、GPF2、GPF0 */ #define GPG11_eint (2<<(11*2)) // K1,EINT19 #define GPG3_eint (2<<(3*2)) // K2,EINT11 #define GPF2_eint (2<<(2*2)) // K3,EINT2 #define GPF0_eint (2<<(0*2)) // K4,EINT0 /* * 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启 */ void disable_watch_dog(void) { WTCON = 0; // 关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可 } void init_led(void) { GPBCON = GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out ; } /* * 初始化GPIO引脚为外部中断 * GPIO引脚用作外部中断时，默认为低电平触发、IRQ方式(不用设置INTMOD) */ void init_irq( ) { GPFCON = GPF0_eint | GPF2_eint; GPGCON = GPG3_eint | GPG11_eint; // 对于EINT11、19，需要在EINTMASK寄存器中使能它们 EINTMASK &= (~(1<<11)) & (~(1<<19)); /* * 设定优先级： * ARB_SEL0 = 00b, ARB_MODE0 = 0: REQ1 > REQ3，即EINT0 > EINT2 * 仲裁器1、6无需设置 * 最终： * EINT0 > EINT2 > EINT11,EINT19，即K4 > K3 > K1,K2 * EINT11和EINT19的优先级相同 */ PRIORITY = (PRIORITY & ((~0x01) | (0x3<<7))) | (0x0 << 7) ; // EINT0、EINT2、EINT8_23使能 INTMSK &= (~(1<<0)) & (~(1<<2)) & (~(1<<5)); }       （3）      真正的ISR void EINT_Handle() { unsigned long oft = INTOFFSET; unsigned long val; switch( oft ) { // K4被按下 case 0: { GPBDAT |= (0x0f<<5); // 所有LED熄灭 GPBDAT &= ~(1<<8); // LED4点亮 break; } // K3被按下 case 2: { GPBDAT |= (0x0f<<5); // 所有LED熄灭 GPBDAT &= ~(1<<7); // LED3点亮 break; } // K1或K2被按下 case 5: { GPBDAT |= (0x0f<<5); // 所有LED熄灭 // 需要进一步判断是K1还是K2，或是K1、K2被同时按下 val = EINTPEND; if (val & (1<<11)) GPBDAT &= ~(1<<6); // K2被按下，LED2点亮 if (val & (1<<19)) GPBDAT &= ~(1<<5); // K1被按下，LED1点亮 break; } default: break; } //清中断 if( oft == 5 ) EINTPEND = (1<<11) | (1<<19); // EINT8_23合用IRQ5 SRCPND = 1<<oft; INTPND = 1<<oft; }