一種基于ARM處理器的異常處理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

嵌入式時(shí)鐘常用于向操作系統(tǒng)通過(guò)調(diào)度單位，因此中斷狀態(tài)會(huì)持續(xù)直至完成調(diào)度處理，處理完成后由時(shí)鐘源進(jìn)行中斷清除，以開始下一周期計(jì)時(shí)。根據(jù)應(yīng)用需求，時(shí)鐘中斷應(yīng)設(shè)置為電平觸發(fā)方式，通過(guò)APR和ATR寄存器，設(shè)置該時(shí)鐘為高電平觸發(fā)模式。通過(guò)ITR寄存器，設(shè)置該時(shí)鐘為FIQ中斷方式。

LPC3250處理器可配置多路時(shí)鐘源，以μs級(jí)時(shí)鐘(Millisecond Timer)為例，根據(jù)應(yīng)用需求，在中斷控制器中對(duì)該中斷源進(jìn)行以下主要設(shè)置：

Write(VIC_APR，0x3FF0EFF8);//通過(guò)APR寄存器MSTIMER_INT位置1，設(shè)置Millisecond Timer中斷為高電位有效

write(VIC_ATR，0xFEFFFFFF);//通過(guò)ATR寄存器MSTIMER_INT位置0，設(shè)置Millisecond Timer為電平觸發(fā)

write(VIC_ITR，0x08000000);//通過(guò)ITR寄存器MSTIMER_INT位置1，設(shè)置Millisecond Timer為FIQ中斷方式

中斷控制器中設(shè)置完成后，當(dāng)發(fā)生時(shí)鐘中斷時(shí)，PC指向FIQ的異常向量入口0x1C處，由于FIQ的向量入口為ARM處理器7種異常向量的尾地址，因此無(wú)需通過(guò)跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行處理例程的跳轉(zhuǎn)。在該入口處對(duì)中斷進(jìn)行以下主要處理：

sub lr，lr，#4計(jì)算返回地址

stmfd sp!，{ri-rm，lr}保存使用到的寄存器

…

mov lr，pc

ldr pc，=IntHandler

…

Ldmfd sp!，{ri-rm，pc}中斷返回，表示將SPSR的值賦給CPSR

其中IntHandler為中斷處理接口，主要完成為嵌入式操作系統(tǒng)提供基本的調(diào)度周期以及時(shí)鐘中斷源中斷狀態(tài)的清除。

完成時(shí)鐘中斷源的清除，需設(shè)置定時(shí)器中ISR(Millisecond Timer Interrupt Status register)寄存器，具體設(shè)置如下：

write(MSTIMER_ISR，0x1);//通過(guò)時(shí)鐘中ISR寄存器MATCH0_INT位置1，清除時(shí)鐘中斷源

5 功能及性能測(cè)試

在完成設(shè)計(jì)、編碼及交叉編譯后，對(duì)該異常機(jī)制在LPC3250目標(biāo)機(jī)上的運(yùn)行的情況進(jìn)行功能和性能測(cè)試。

5.1 功能測(cè)試

采用FIQ模式進(jìn)行定時(shí)器中斷處理，操作系統(tǒng)可正確獲取調(diào)度周期，表明該中斷處理功能正確。

5.2 性能測(cè)試

由于采用FIQ中斷模式進(jìn)行時(shí)鐘中斷處理，在異常入口處無(wú)需額外的跳轉(zhuǎn)操作，直接進(jìn)行時(shí)鐘中斷處理。且設(shè)計(jì)中FIQ只用于時(shí)鐘中斷，因此無(wú)需從中斷控制器獲取中斷號(hào)的獲取，減少了中斷處理指令，進(jìn)而降低了處理時(shí)間。LPC3250平臺(tái)處理器主頻為266MHz，處理器時(shí)鐘周期為1/266μs，以1/1 000 s為單位向操作系統(tǒng)提供調(diào)度周期為例，總線周期誤差累計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)中，隨著采樣調(diào)度周期數(shù)的不斷增加，IRQ模式下時(shí)鐘計(jì)時(shí)與理論值的處理器時(shí)鐘周期偏差數(shù)較FIQ模式明顯偏多，F(xiàn)IQ模式計(jì)時(shí)比IRQ模式更接近實(shí)際計(jì)時(shí)。結(jié)果表明，通過(guò)FIQ模式進(jìn)行的時(shí)鐘中斷較IRQ方式更精確。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文提出一種高效的異常處理方案，并以時(shí)鐘為例進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，采用上述FIQ中斷模式所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘中斷控制程序，較IRQ模式的時(shí)鐘中斷方式更為高效，能為嵌入式系統(tǒng)提供更為精確的調(diào)度周期，實(shí)驗(yàn)效果與預(yù)期相符。