ZedBoard之中断interrupt详解

Interrupt中断

概述:
1. Zynq的中断类型有:
软件中断(Software Generated Interrupt, SGI,中断号0-15)(16–26 reserved)
私有外设中断(Private Peripheral Interrupt, PPI,中断号27-31),
共享外设中断(Shared Peripheral Interrupt, SPI,中断号32-95).
2. 私有外设中断(PPI):每个CPU都有一组PPI,包括全局定时器、私有看门狗定时器、私有定时器和来自PL的FIQ/IRQ.
3. 软件中断(SGI)被路由到一个或者两个CPU上,通过写ICDSGIR寄存器产生SGI.
4. 共享外设中断(SPI)由PS和PL上的各种I/O控制器和存储器控制器产生,这些中断信号被路由的CPU.
5. 通用中断控制器(GIC)是核心资源,用于集中管理从PS和PL产生的中断信号的资源集合。控制器可以使能、关使能、屏蔽中断源和改变中断源的优先级,并且会将中断送到对应的CPU中,CPU通过私有总线访问这些寄存器。
6. 中断控制器(ICC,Interrupt Controller CPU)和中断控制器分配器(ICD, Interrupt Controller Distributor)是GIC寄存器子集。
7. (外部)中断请求(IRQ)、快速中断请求(FIQ)

中断原理
当异常中断发生时,系统执行完当前指令后,将跳转到相应的异常中断处理处执行。当异常中断处理程序执行完成后,程序返回到发生中断指令的下一条指令处继续执行。在进入异常中断处理程序时,要保存被中断程序的执行线程。从中断处理程序退出时要恢复被中断程序的执行现场。

中断寄存器概述


1. 中断分配器(ICD寄存器):
1) ICDDCR: (0xF8F01000) ICD分配控制寄存器,控制开启或者关闭中断配置。
2) ICDICFR: ICD配置寄存器。配置中断触发模式(高低电平),共6个寄存器,分别是ICDICFR 0-ICDICFR5(0xF8F01C00-0xF8F01C14),每个寄存器32位,占4个字节,每个寄存器的位意义不一样,每2位代表一个中断,32位x6/2=96,正好包括所有中断,
3) ICDIPR:(0xF8F01400-0xF8F0145C)ICD中断优先级寄存器,共24个寄存器,ICDIPR 0- ICDIPR 23,每个寄存器32位,占4个字节,每8位代表一个中断,32位x24/8=96,正好包括所有中断。
4) ICDIPTR: (0xF8F01800-0xF8F0185C)ICD CPU接口选择寄存器,配置CPU接口选择(cpu0/cpu1),包括24个寄存器,ICDIPTR 0- ICDIPTR 23,每个寄存器32位,占4个字节,每8位代表一个中断,32位x24/8=96,正好包括所有中断。
**5) ICDICER: 中断不使能寄存器,**3个寄存器,ICDICER 0- ICDICER 2(0xF8F01180-0xF8F01888),每个寄存器32位,占4个字节,每位代表一个中断,32位x3=96,正好包括所有中断。写1表示不使能(屏蔽)。
**6) ICDISER: 中断使能寄存器,**3个寄存器,ICDISER 0- ICDISER 2(0xF8F01100-0xF8F01108),每个寄存器32位,占4个字节,每位代表一个中断,32位x3=96,正好包括所有中断。写1表示使能。
7) ICDICPR: 清除中断等待寄存器。3个寄存器,ICDICPR 0- ICDICPR 2(0xF8F01280-0xF8F01288),每个寄存器32位,占4个字节,每位代表一个中断,32位x3=96,正好包括所有中断。写1表示清除中断等待状态。

寄存器 地址 中断号
ICDICFR0 0xF8F01C00 #0-#15
ICDICFR1 0xF8F01C04 #27-#31(16-26保留)
ICDICFR2 0xF8F01C08 #32-#47(36保留)
ICDICFR3 0xF8F01C0C #48-#63
ICDICFR4 0xF8F01C10 #64-#79
ICDICFR5 0xF8F01C14 #80-#95(93/94/95保留)

2. 中断控制器(ICC寄存器):

1) ICCPMR: (0xF8F00104)中断优先级屏蔽寄存器,设置CPU的中断优先级。(与ICD的中断优先级比较。比写到这个寄存器的优先级值大的,cpu可以处理) Xil_Out32(0xF8F00104,0xF0);设置cpu的中断优先级为F0。

2) ICCICR:(0xF8F00100)ICC CPU接口配置寄存器,配置CPU接口。使能某个中断,比如IRQ:Write_Reg(0xF8F00100,0x07)即使处理器能接收IRQ,使能中断信号连接到处理器。

GPIO中断源配置

所有GPIO共享一个中断(#52,bank1),必须在软件上检查INT_MASK和INT_STAT的值判断是哪个GPIO引发了中断。
1. INT_MASK(0xE000A20C):中断屏蔽寄存器,只读,读取该寄存器的值可以显示哪些位被屏蔽和没有屏蔽(即使能)。
2. INT_ENT(0xE000A210–): 中断使能寄存器(4个bank,4个寄存器)。写1,对应的引脚中断功能开启,即使能。
3. INT_DIS(0xE000A214—):屏蔽寄存器(4个bank,4个寄存器)。写1,对应的引脚中断屏蔽。
4. INT_STAT(0xE000A18–):中断状态寄存器(4个bank,4个寄存器)。每一位代表对应的引脚上是否发生中断事件,中断发生时,该引脚的中断标志位为1。如果对该位写1,清除该引脚的中断标志,写0无操作。
5. INT_TYPE(0xE000A21C–):中断类型寄存器(4个bank,4个寄存器)。写1代表边沿触发中断,写0代表电平触发中断。
6. INT_POLARITY(0xE000A220–): 中断极性寄存器,控制中断的触发条件(4个bank,4个寄存器)。写1代表高电平或者上升沿触发,写0代表低电平或者下降沿触发。
7. INT_ANY(0xE000A224–): 中断边沿触发类型设置寄存器(4个bank,4个寄存器)。写1代表上升沿和下降沿同时触发,写0代表单边沿触发中断,只在INT_TYPE设置为边沿触发中断(写1)时有效。

中断处理过程
为了使得上层应用程序与硬件中断跳转联系起来,需要编写一段中间的服务程序来进行连接,这样的服务程序被称为中断解析程序。

 中断的流程(不包括寄存器的初始化和设置)
1. 定义中断向量表
//定义中断向量表结构体,Handler为函数,Data为函数Handler的参数
typedef struct {
Xil_ExceptionHandler Handler;
void *Data;
} XExc_VectorTableEntry;
2. //声明中断向量表
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[];
3. //安装中断处理函数 (中断解析程序)
XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ;
XExc_VectorTable[5].Data = NULL;
4. //IRQ中断处理函数
void InterruptHandler_IRQ(void);

 中断初始化及配置
1. ICD寄存器组(中断分配器)的初始化,共计7个。void Int_Init(void);
2. ICC寄存器组(中断控制器)的初始化并设置,共计2个,void CPU_Init(void);
3. 中断号(比如UART1 82号,GPIO#52)各个寄存器的初始化.
4. 打开IRQ总异常。Xil_ExceptionEnable();

 中断初始化及配置注意事项:
1. 初始化顺序,包括屏蔽、使能、清中断标志位等,尤其屏蔽和使能保持一致。
2. 电平触发、边沿触发要配置一致
3. 中断处理函数中,可以加个延时,防止电平和边沿的抖动,多次触发。
4. 中断处理函数中,注意清除相应中断的标志位,为下次中断做准备。
5. 打开IRQ中断的位置,最好在所有中断初始化完成后,防止开机中断。

例程:
//*******************BTN8按键产生中断打印*******************//
#include
#include
#include "vectors.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xil_io.h"

//MIO Register
#define DIRM_1 0xE000A244
#define INT_EN_1 0xE000A250
#define INT_DIS_1 0xE000A254
#define INT_STAT_1 0xE000A258//READ:1-int has occurred WRITE:1-clear int status bit
#define INT_TYPE_1 0xE000A25C
#define INT_POLARITY_1 0xE000A260
#define INT_ANY_1 0xE000A264
//ICC
#define ICCICR 0xF8F00100//CPU Interface Control Register 配置CPU接口
#define ICCPMR 0xF8F00104//Interrupt priority mask Register 配置CPU中断优先级
//ICD
#define ICDDCR 0xF8F01000//Distributor Control Register 控制开启或关闭中断配置
#define ICDISER1 0xF8F01104//Interrupt Set-enable Register 使能ICD中断寄存器
#define ICDICER1 0xF8F01184//Interrupt clear-enable Register 不使能ICD中断寄存器
#define ICDIPR13 0xf8f01434//Interrupt priority Register ICD中断优先级
#define ICDIPTR13 0xF8F01834//Interrupt Processor Targets Register 配置CPU接口选择
#define ICDICFR3 0xF8F01C0C//Interrupt Configuration Register 配置ICD中断触发模式
#define ICDICPR1 0xf8f01284//Interrupt clear-pending Register 清除中断寄存器

#define SPI_STATUS_0 0xF8F01D04//SPI Status Register 0
#define ICCIAR 0xF8F0010C//Interrupt Acknowledge Register
#define ICCEOIR 0xF8F00110//End Of Interrupt Register cpu结束响应,中断状态由active->inactive

//定义中断向量表结构体,Handler为函数,Data为函数Handler的参数
typedef struct {
Xil_ExceptionHandler Handler;
void *Data;
} XExc_VectorTableEntry;
//申明中断向量表
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[];
void InterruptHandler_IRQ(void); //IRQ中断处理函数
void Int_Init(void); //GIC中断初始化, ICD寄存器组
void Gpio_Init(void);
void CPU_Init(void);
int main(void)
{

XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ;
XExc_VectorTable[5].Data = NULL;

//initialize
Int_Init();
CPU_Init();
Gpio_Init();
xil_printf("begin\r\n");
Xil_ExceptionEnable();//这句放在这里,避免开机中断
while(1);
return 0;
}
void InterruptHandler_IRQ(void)
{
u32 i;
u32 IntID;
u32 IntIDFull;
xil_printf("come in 1\r\n");
for (i = 0; i < 50000000; ++i) {}//延时防抖动
//获取目前发生的中断号(#52)
IntIDFull = Xil_In32(ICCIAR);
IntID = IntIDFull & 0x3FF;
Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 中断清标志位
if(52 == IntID)
{
Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//GPIO中断屏蔽
Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除标志位

xil_printf("come in 2\r\n");

Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//GPIO中断使能
}
Xil_Out32(ICCEOIR, IntIDFull);//cpu结束响应,中断 状态由active->inactive
}
//对#52号中断
void Int_Init(void)
{
Xil_Out32(ICDDCR, 0UL);//关闭中断配置
Xil_Out32(ICDICER1, 0x100000);//不使能 #52
// Xil_Out32(ICDICFR3, 0x100);//电平触发
Xil_Out32(ICDICFR3, 0x300);//边沿触发
Xil_Out32(ICDIPR13, 0xA0);//优先级A0
Xil_Out32(ICDIPTR13, 0x01);//处理器为CPU0
Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 所有中断清标志位
Xil_Out32(ICDISER1, 0x100000);//使能 #52
Xil_Out32(ICDDCR, 0x01);//中断分配器更新状态
}

//GPIO MIO_50 MIO50(0x40000) 中断#52(0x100000)
void Gpio_Init(void)
{
// Xil_Out32(DIRM_1, 0x40000);//output modem 没影响
Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//中断屏蔽 [21:0]

// Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x000000);//电平触发
// Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//高电平

Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x3FFFFF);//边沿触发
Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//上升沿
Xil_Out32(INT_ANY_1, 0x0);//单边沿

Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除标志位
Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//中断使能
}
void CPU_Init(void)
{
//中断优先级都是A0,优先级高于F0,CPU可接受这些中断
Xil_Out32(ICCPMR,0xF0);
//处理器能接收IRQ,使能中断信号连接到处理器
Xil_Out32(ICCICR,0x07);
}

文章转载自: http://blog.csdn.net/shangguanyunlan