嵌入式技术应用教程——基于S3C2410第五章.doc

第五章 中断
中断是指计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回现行程序的间断处，继续执行原程序。
中断是单片机或ARM实时地处理内部或外部事件的一种机制。换言之，中断可以作为ARM外围设备与CPU之间的一种联系或通信方式。
S3C2410A中有56个中断源，这些中断源分别为：
表 5.1
中断源
具体描述
INT_ADC
ADC EOC中断和Touch中断，INT_ADC/INT_TC
INT_RTC
RTC报警中断
INT_SPI1
SPI1中断
INT_UART0
通用异步收发器0的ERR（错误）中断、RXD和TXD中断
INT_UART1
通用异步收发器1的ERR（错误）中断、RXD和TXD中断
INT_UART2
通用异步收发器2的ERR（错误）中断、RXD和TXD中断
INT_USBH
USB主机中断
INT_USBD
USB设备中断
INT_SPI0
SPI0中断
INT_SDI
SDI中断
INT_DMA
DMA0~3中断
INT_LCD
LCD中断
INT_IIC
I2C中断
INT_TIMER
定时器0~4中断
INT_WDT
看门狗定时器中断
INT_TICK
RTC实时时钟节拍中断
nBATT_FLT
电池错误中断
EINT
外部中断0~23
假如UART0的接收缓存收到了来自外部的数据，那么设备UART0要通知CPU已经收到数据，请示CPU进行下一步工作。那么UART0要通过什么方式告知CPU收到数据了呢？设想一下，UART是通用异步收发器的英文缩写，一般在ARM芯片与外部进行数据传输的时候并不是一直不断地进行数据交换，而是断断续续地进行数据通信，那么CPU不可能一直监视着UART设备。在UART设备不进行数据收发时，CPU可以去进行别的程序处理。一旦UART设备需要和外部进行数据传输的时候，比如收到了来自外部设备的一帧数据，此时CPU还在进行着别的程序处理，那么UART设备就要告知CPU收到数据了，需要对数据进行处理，UART会通过中断的方式通知CPU，打断CPU正在进行的工作，让CPU对UART收到的数据进行处理。此时CPU收到UART的中断通知，那么他会停下正在处理的工作，保存当前的数据，转向UART的数据处理程序（UART中断服务程序）对UART收到的数据进行处理，处理完毕后如果没有其他设备的中断请求，CPU会跳转回UART中断之前的程序，调出中断时保存的数据继续运行中断之前的程序。
S3C2410A是以ARM920T为内核的ARM，ARM920T内核有两种中断模式：FIQ和IRQ。IRQ全称为Interrupt Request，即是“中断请求”的意思。FIQ全称为Fast Interrupt Request，即是“快速中断请求”的意思。FIQ模式是特权模式中的一种，同时也属于异常模式一类。用于高速数据传输或通道处理，在触发快速中断请求（FIQ）时进入。一般情况下，我们只用到IRQ而很少用到FIQ。
5.1 S3C2410A中和中断相关的寄存器
1. SOURCE PENDIND REGISTER（SRCPND）
这个寄存器名称为中断源挂起寄存器。

该寄存器是32位寄存器，每一位都代表着相应的中断源是否发出中断请求。当其中某一位值为“1”时，表明其相应的中断源发出了中断请求，否则这个中断源没有发出中断请求。

比如，SRCPND[10]=1，则说明定时器0请求中断。
2. SUB SOURCE PENDING REGISTER（SUBSRCPND）
这个寄存器与SRCPND寄存器功能相同，只不过这个寄存器有效bit为11位。这个寄存器中主要是更细地列出了UART中具体的中断类型。

3. INTERRUPT PENDING REGISTER（INTPND）
这个寄存器名称为中断挂起寄存器。

该寄存器为32位寄存器，每一位都代表着相应的中断源是否发出中断请求。当其中某一位值为“1”时，表明其相应的中断源发出了中断请求，否则这个中断源没有发出中断请求。这个寄存器的每一位功能描述和寄存器SRCPND是相同的。
4. INTERRUPT MASK REGISTER（INTMSK）
这个寄存器名称为中断屏蔽寄存器。

该寄存器为32位寄存器，每一位都代表着相应的中断源是否可用。当其中某一位值为“1”时，表明其相应的中断源被屏蔽掉了，反之相应中断源是可用的。
下面对上述三个寄存器进行说明。S3C2410A中有两个中断挂起寄存器分别为SRCPND和INTPND。这些寄存器指明了一个中断是否要被进行处理。当中断源请求中断服务时，SRCPND的相应bit位会被置位，同时INTPND中仅有与SRCPND相对应的一位数值在判决程序执行后被置位。如果中断被INTMSK寄存器所屏蔽，那么当有中断请求时，SRCPND的相应bit位会置位，而INTPND中与SRCPND相对应的bit位不会发生变化。SRCPND和INTPND都是可读写的，在中断服务程序中为了清除相应的中断请求，需要向SRCPND的相应bit位和INTPND的相应bit位写“1”，这样就清除了中断服务请求。（注：此处是向SRCPND和INTPND中写“1”进行清除操作，而不是写“0”）另外，在中断服务程序中，我们可以读寄存器INTPND，看看其中哪一位被置位了（这个寄存器中的值同时只能有1bit被置位），就可以知道是哪个设备向CPU请求了中断。
5. INTERRUPT SUB MASK REGISTER（INTSUBMSK）
这个寄存器功能与INTMSK相同，这个寄存器主要用来屏蔽UART的具体中断类型。

6. INTERRUPT MODE REGISTER（INTMOD）
这个寄存器名称为中断模式寄存器。

其相应bit为“1”时，按FIQ模式处理，否则按IRQ模式处理。注意，同时只能有一个中断源按照FIQ模式处理，即INTMOD寄存器中只能有一个bit为“1”。
7. INTERRUPT OFFSET REGISTER （INTOFFSET）
这个寄存器名称为中断偏移量寄存器。

这个寄存器说明了IRQ模式下，哪个中断请求正在INTPND寄存器当中。在清零SRCPND和INTPND之后，这个寄存器自动清零。
8. PRIORITY REGISTER （PRIORITY）
此寄存器为中断优先级寄存器。

在此处需要讲述S3C2410A的中断优先级逻辑。图5.1.1为S3C2410A的中断优先级产生模块。32个中断请求的优先级逻辑由7级判决器组成，其中有6个fisrt-level判决器和1个second-level判决器。每个中断判决器基于1个bit模式控制（ARB_MODE）和2个bit选择控制信号（ARB_SEL）来处理中断请求。如图5.1.1所示，从0~5六个判决器中生成REQ0~REQ6六个中断请求，再由判决器6生成最终的中断请求。
优先级规则为：
如果ARB_SEL为00，那么优先级顺序由高到低为REQ0、REQ1、REQ2、REQ3、REQ4、REQ5。
如果ARB_SEL为01，那么优先级顺序由高到低为REQ0、REQ2、REQ3、REQ4、REQ1、REQ5。
如果ARB_SEL为10，那么优先级顺序由高到低为REQ0、REQ3、REQ4、REQ1、REQ2、REQ5。
如果ARB_SEL为11，那么优先级顺序由高到低为REQ0、REQ4、REQ1、REQ2、REQ3、REQ5。
注：判决器中REQ0永远是优先级最高的，REQ5永远是优先级最低的，改变ARB_SEL的值可以重新排列REQ1~REQ5的优先级次序。
如果ARB_MODE被设置为“0”，那么ARB_SEL的值就不会自动改变，则判决器会工作在固定优先级的模式（我们可以手动改变优先级）。
如果ARB_MODE被设置为“1”，那么ARB_SEL就处于滚动模式。例如：如果REQ1输出请求，ARB_SEL就会自动变为“01”，然后REQ1就会被放到最低优先级REQ5的前面一级。
ARB_SEL的变化规律为：
① 如果REQ0和REQ5输出请求，则ARB_SEL保持不变；
② 如果REQ1输出请求，则ARB_SEL变为01；
③ 如果REQ2输出请求，则ARB_SEL变为10；
④ 如果REQ3输出请求，则ARB_SEL变为11；
⑤ 如果REQ4输出请求，则ARB_SEL变为00；

图5.1

5.2 程序分析
此程序用定时器中断来控制两个LED闪烁。定时器的内容下一章再具体讲述。
1. 中断初始化程序
void Isr_Init(void)
{
pISR_UNDEF = (unsigned)HaltUndef;//调试信息定义
pISR_SWI = (unsigned)HaltSwi; //调试信息定义
pISR_PABORT = (unsigned)HaltPabort; //调试信息定义
pISR_DABORT = (unsigned)HaltDabort; //调试信息定义
rINTMOD = 0x0;
rINTMSK = BIT_ALLMSK;
rINTSUBMSK = BIT_SUB_ALLMSK;
}
在程序中，调试信息定义不用去理睬，实际程序中没有这些调试信息程序一样能够正常工作。有关中断的寄存器定义全部都在文件2410ADDR.H中，读者可以自行查阅。
rINTMOD = 0x0;将INTMOD寄存器的所有值都设置为“0”，即全部中断都是IRQ中断。
rINTMSK = BIT_ALLMSK;将INTMSK寄存器的所有值都设置为“1”，即屏蔽所有中断。BIT_ALLMSK 在文件2410ADDR.S中有定义，BIT_ALLMSK= 0xffffffff。
rINTSUBMSK = BIT_SUB_ALLMSK;将INTSUBMSK寄存器的所有值都设置为“1”，即屏蔽所有子中断。BIT_SUB_ALLMSK在2410ADDR.H中进行了定义，#define BIT_SUB_ALLMSK (0x7ff)，即BIT_SUB_ALLMSK=0x7ff。
2. 定时器中断初始化
void Timer1INT_Init(void)
{
if ((rINTPND & BIT_TIMER1))//判断是否有定时器1的中断请求
{
rSRCPND |= BIT_TIMER1;
}
pISR_TIMER1 = (int)Timer1_ISR;
rINTMSK &= ~(BIT_TIMER1); //开中断；
}
BIT_TIMER1在文件2410ADDR.S中有定义，BIT_TIMER1= 0x1<<11，rINTPND & BIT_TIMER1就是判断寄存器INTPND[11]是否为“1”，也就是说程序要判断定时器1是否发出中断请求。如果有中断请求，那么rSRCPND |= BIT_TIMER1;即SRCPND[11]=1。pISR_TIMER1在文件2410ADDR.S中有定义，它是定时器1中断服务函数的入口，Timer1_ISR是中断服务函数，pISR_TIMER1 = (int)Timer1_ISR;就是将中断服务函数的地址赋给定时器1中断服务函数的入口。rINTMSK &= ~(BIT_TIMER1);即INTPND[11]=0，开启定时器1中断。
3. 中断服务函数
int flag;
void __irq Timer1_ISR( void )
{
if (flag == 0)
{
rGPGDAT = rGPGDAT & 0xeff | 0x200;
flag = 1;
}
else
{
rGPGDAT = rGPGDAT & 0xdff | 0x100;
flag = 0;
}
rSRCPND |= BIT_TIMER1;//清除中断挂起条件
rINTPND |= BIT_TIMER1;//清除中断挂起条件
}
void __irq Timer1_ISR( void )为中断服务函数的固定写法，Timer1_ISR为中断函数名，这个函数名可以根据不同的中断加以修改。一旦定时器1中断，那么程序就会自动跳转到这里执行中断处理函数，执行完毕后返回程序中断前的位置继续执行后面的程序。
在这个程序中if else结构里的程序就是让两个LED闪烁。在中断服务程序中需要特别注意的是最后两句程序，rSRCPND |= BIT_TIMER1;是清除源挂起寄存器中定时器1的中断请求；rINTPND |= BIT_TIMER1;是清除中断挂起寄存器中定时器1的中断请求。只有执行了这两句后，定时器1中断条件才被清除，否则CPU会一直认为定时器1有可用的中断请求。
以上三个函数就是中断处理所必须的基本函数。