s3c2410 中斷異常處理

ARM920T 的異常向量表有兩種存放方式，一種是低端存放（從0x00000000處開始存放），另一種是高端存放（從0xfff000000處開始存放）。關(guān)于為什 么要分兩種方式進(jìn)行存放這點(diǎn)我將在介紹MMU的文章中進(jìn)行說明,本文采用低端模式。ARM920T能處理有8個(gè)異常，他們分別是：
Reset，Undefined instruction，Software Interrupt，Abort (prefetch)，Abort (data)，Reserved，IRQ，F(xiàn)IQ
下面是某個(gè)采用低端模式的系統(tǒng)源碼片段：

_start: b Handle_Reset b HandleUndef b HandleSWI b HandlePrefetchAbort b HandleDataAbort b HandleNotUsed b HandleIRQ b HandleFIQ ….. … .. other codes … 本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/316996.htm

上面這部分片段一般出現(xiàn)在一個(gè)名叫“head.s”的匯編文件里，“b Handle_Reset”這條語句就是系統(tǒng)上電之后運(yùn)行的第一條語句。也就是說這部分代碼的二進(jìn)制碼必須位于內(nèi)存的最開始部分（這正是低端存放模式）， 因?yàn)樯想姾驝PU會從SDRAM的0x00000000處取第一條指令并執(zhí)行。

Address Instruct 0x00000000:b Handle_Reset 0x00000004:b HandleUndef 0x00000008:b HandleSWI 0x0000000C:b HandlePrefetchAbort 0x00000010:b HandleDataAbort 0x00000014:b HandleNotUsed 0x00000018:b HandleIRQ 0x0000001C:b HandleFIQ

上面是該程序段在系統(tǒng)上電后加載到內(nèi)存后的分布情況，我們可以看到每條指令占用了4個(gè)字節(jié)。
上電后，PC指針會跳轉(zhuǎn)到Handle_Reset處開始運(yùn)行。以后系統(tǒng)每當(dāng)有異常出現(xiàn)，則CPU會根據(jù)異常號，從內(nèi)存的0x00000000處開始查表 做相應(yīng)的處理，比如系統(tǒng)觸發(fā)了一個(gè)IRQ異常，IRQ為第6號異常，則CPU將把PC指向0x00000018地址 （4*6=24=0x00000018）處運(yùn)行，該地址的指令是跳轉(zhuǎn)到“中斷異常服務(wù)例程”（HandleIRQ）處運(yùn)行。以上就是我對異常向量表的一個(gè) 簡單介紹。現(xiàn)在可以進(jìn)入我們文章的主題 “中斷異常處理”，s3c2410的中斷分快中斷(FIQ)和普通中斷（IRQ）,我們討論的重點(diǎn)是普通中斷（IRQ）。
s3c2410的中斷異常處理模塊總共由以下寄存器構(gòu)成
SRCPND(SOURCE PENDING REGISTER)
INTMOD(INTERRUPT MODE REGISTER)
INTMSK(INTERRUPT MASK REGISTER)
PRIORITY( PRIORITY REGISTER)
INTPND(INTERRUPT PENDING REGISTER)
INTOFFSET(INTERRUPT OFFSET REGISTER)
SUBSRCPND(INTERRUPT SUB SOURCE PENDING)
INTSUBMSK(INTERRUPT SUB MASK REGISTER）

下面我將講解每個(gè)寄存器在一個(gè)中斷處理流程中所扮演的角色：
SRCPND/ SUBSRCPND這兩個(gè)寄存器在功能上是相同的，它們是中斷源引腳寄存器，在一個(gè)中斷異常處理流程中，中斷信號傳進(jìn)中斷異常處理模塊后首先遇到的就是SRCPND/ SUBSRCPND,這兩個(gè)寄存器的作用是用于標(biāo)示出哪個(gè)中斷請求被觸發(fā)。SRCPND的有效位為32，SUBSRCPND的有效位為11，它們中的每一位分別代表一個(gè)中斷源。SRCPND為主中斷源引腳寄存器，SUBSRCPND為副中斷源引腳寄存器。
這里列舉出SRCPND的各個(gè)位信息：

每個(gè)位的初始值皆為0。假設(shè)現(xiàn)在系統(tǒng)觸發(fā)了TIMER0中斷，則第10bit將被置1，代表TIMER0中斷被觸發(fā)，該中斷請求即將被處理（若該中斷沒有被屏蔽的話）。SUBSRCPND情況與SRCPND相同，這里就不多講了。
INTMOD寄存器有效位為32位，每一位與SRCPND中各位相對應(yīng)，它的作用是指定該位相應(yīng)的中斷源處理模式（IRQ還是FIQ）。若某位為0，則該位相對應(yīng)的中斷按IRQ模式處理，為1則以FIQ模式進(jìn)行處理，該寄存器初始化值為0x00000000,即所有中斷皆以IRQ模式進(jìn)行處理。（詳細(xì)請參考s3c2410操作手冊）。
INTMSK/ INTSUBMSK寄存器為中斷屏蔽寄存器 ，INTMSK為主中斷屏蔽寄存器，INTSUBMSK為副中斷屏蔽寄存器。INTMSK有效位為32，INTSUBMSK有效位為11，這兩個(gè)寄存器各個(gè)位與SRCPND和SUBSRCPND分別對應(yīng)。它們的作用是決定該位相應(yīng)的中斷請求是否被處理。若某位被設(shè)置為1，則該位相對應(yīng)的中斷產(chǎn)生后將被忽略（CPU不處理該中斷請求），設(shè)置為0則對其進(jìn)行處理。這兩個(gè)寄存器初始化后的值是0xFFFFFFFF和0x7FF，既默認(rèn)情況下所有的中斷都是被屏蔽的。
到目前為止我們總共講解了SRCPND，INTMOD，INTMSK，SUBSRCPND，INTSUBMSK
五個(gè)寄存器，在繼續(xù)講解PRIORITY寄存器之前我們先來看一張圖。

先弄清楚一點(diǎn)，現(xiàn)在要討論的是一個(gè)中斷優(yōu)先級的判斷問題。為什么會有中斷有先級的問題呢？我們知道CPU某個(gè)時(shí)刻只能對一個(gè)中斷源進(jìn)行中斷處理，如果現(xiàn)在 有3個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生了，那CPU要按什么順序處理這個(gè)3個(gè)中斷呢？這正是引入優(yōu)先級判斷的原因所在，通過優(yōu)先級判斷，CPU可以按某種順序逐個(gè)處理中斷請 求。3sc2410的優(yōu)先級判斷分為兩級。
如上圖所示，SRCPND寄存器對應(yīng)的32個(gè)中斷源總共被分為6個(gè)組，每個(gè)組由一個(gè)ARBITER（0~5）寄存器對其進(jìn)行管理。中斷必須先由所屬組的ARBITER（0~5）進(jìn)行第一次優(yōu)先級判斷（第一級判斷）后再發(fā)往ARBITER6進(jìn)行最終的判斷（第二級判斷）。ARBITER（0~5）這六個(gè)組的優(yōu)先級已經(jīng)固定，我們無法改變，也就是說由ARBITER0控制的該組中斷優(yōu)先級最高（該組產(chǎn)生的中斷進(jìn)行第一級判斷后永遠(yuǎn)會以REQ0向ARBITER6傳遞過去）其次是ARBITER1, ARBITER2, ARBITER4, ARBITER4, ARBITER5.我們能夠控制的是某個(gè)組里面各個(gè)中斷的優(yōu)先級順序。怎么控制？通過PRIORITY寄存器進(jìn)行控制：]
以下是PRIORITY寄存器各個(gè)位的參數(shù)表

從表上我們可以知道PRIORITY寄存器內(nèi)部各個(gè)位被分為兩種類型，一種是ARB_MODE,另一種為ARB_SEL, ARB_MODE類型有5組對應(yīng)ARBITER（2~6）（PS：此處應(yīng)更正為ARB_MODE類型有7組對應(yīng)ARBITER（0~6），在datasheet中上表還有續(xù)表，為ARB_MODE1-0），ARB_SEL類型有7組對應(yīng)ARBITER（0~6）?，F(xiàn)在我將以ARBITER2為例，講解中斷組與PRIORITY寄存器中ARB_SEL, ARB_MODE之間的相互關(guān)系。
首先我們看到ARBITER2寄存器管理的該組中斷里包括了6個(gè)中斷，分別是INT_TIMER0，INT_TIMER1，INT_TIMER2，INT_TIMER3，INT_TIMER4，INT_UART2，她們的默認(rèn)中斷請求號分別為REQ0，REQ1，REQ2，REQ3，REQ4，REQ5。我們先看PRIORITY寄存器中的ARB_SEL2，該參數(shù)由兩個(gè)位組成，初始值為00。從該表可以看出00定義了一個(gè)順序0-1-2-3-4-5，這個(gè)順序就是這組中斷組的優(yōu)先級排列，這個(gè)順序指明了以中斷請求號為0（REQ0）的INT_TIMER0具有最高的中斷優(yōu)先級，其次是INT_TIMER1，INT_TIMER2…。假設(shè)現(xiàn)在ARB_SEL2的值被我們設(shè)置為01。則一個(gè)新的優(yōu)先級次序?qū)⒈皇褂茫?1對應(yīng)的優(yōu)先級次序?yàn)?-2-3-4-1-5，從中可以看出優(yōu)先級最高和最低的中斷請求和之前沒有變化，但本來處于第2優(yōu)先級的INT_TIMER1中斷現(xiàn)在變成了第5優(yōu)先級。從ARB_SEL2被設(shè)置為00,01,10,11各個(gè)值所出現(xiàn)的情況我們可以看出，除最高和最低的優(yōu)先級不變以外，其他各個(gè)中斷的優(yōu)先級其實(shí)是在做一個(gè)旋轉(zhuǎn)排列（rotate）。為了達(dá)到對各個(gè)中斷平等對待這一目標(biāo)，我們可以讓優(yōu)先級次序在每個(gè)中斷請求被處理完之后自動進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，如何自動讓它旋轉(zhuǎn)呢？我們可以通過ARB_MODE2達(dá)到這個(gè)目的，該參數(shù)只有1個(gè) bit，置1代表開啟對應(yīng)中斷組的優(yōu)先級次序旋轉(zhuǎn)，0則為關(guān)閉。事實(shí)上當(dāng)該位置為1之后，每處里完某個(gè)組的一個(gè)中斷后，該組的ARB_SEL便遞增在1（達(dá)到11后恢復(fù)為00）。
現(xiàn)在我們另ARB_MODE2=1，ARB_SEL2=00，則當(dāng)前ARBITER2的優(yōu)先級順序?yàn)?-1-2-3-4-5，假設(shè)現(xiàn)在該組的1號中斷請求INT_TIMER1和2號中斷請求INT_TIMER2被同時(shí)觸發(fā)，CPU根據(jù)優(yōu)先級判斷后決定先把INT_TIMER1中斷向ARBITER6進(jìn)行發(fā)送（在ARBITER6做第最終優(yōu)先級判斷），接著再向ARBITER6發(fā)送INT_TIMER2中斷。請注意，在INT_TIMER1被處理完畢后，該組中段的優(yōu)先級次序被自動做了一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后ARBITER2的優(yōu)先級順序變?yōu)?-2-3-4-1-5。假設(shè)之后某個(gè)時(shí)刻該組的INT_TIMER1和INT_TIMER2又被同時(shí)觸發(fā)，則此時(shí)CPU優(yōu)先處理的會是INT_TIMER2。若我們另ARB_MODE2=0，則改組的中斷優(yōu)先級次序在任何情況下都不做任何改變，除非我們?nèi)藶榈刂匦略O(shè)置了ARB_SEL2的值。
呼。。。好累。。。終于說完了麻煩的優(yōu)先級-_-…繼續(xù)。。。
INTPND寄存器可能是整個(gè)中斷處理過程中我們要特別注意的一個(gè)寄存器了，他的操作比較特別，怎么特別？請聽我慢慢道來.：]
先看一下該寄存器各位詳細(xì)功能列表

正如你所見的，INTPND寄存器與SRCPND長得一模一樣，但他們在中斷異常處理中卻扮演著不同的角色，如果說SRCPND是中斷信號進(jìn)入中斷處理模塊后所經(jīng)過的第一個(gè)場所的話，那么INTPND則是中斷信號在中斷處理模塊里經(jīng)歷的最后一個(gè)寄存器。它的每個(gè)位對應(yīng)一個(gè)中斷請求，若該位被置1，則表示相應(yīng)的中斷請求被觸發(fā)，描述到這里你可能會發(fā)現(xiàn)它不僅和SRCPND長得一模一樣，就連功能都一樣，其實(shí)不然，他們在功能上有著重大的區(qū)別。SRCPND是中斷源引腳寄存器，某個(gè)位被置1表示相應(yīng)的中斷被觸發(fā)，但我們知道在同一時(shí)刻內(nèi)系統(tǒng)可以觸發(fā)若干個(gè)中斷，只要中斷被觸發(fā)了，SRCPND的相應(yīng)位便被置1，也就是說SRCPND在同一時(shí)刻可以有若干位同時(shí)被置1，然而INTPND則不同，他在某一時(shí)刻只能有1個(gè)位被置1，INTPND 某個(gè)位被置1（該位對應(yīng)的中斷在所有已觸發(fā)的中斷里具有最高優(yōu)先級且該中斷沒有被屏蔽），則表示CPU即將或已經(jīng)在對該位相應(yīng)的中斷進(jìn)行處理。于是我們可以有一個(gè)總結(jié)：SRCPND說明了有什么中斷被觸發(fā)了，INTPND說明了CPU即將或已經(jīng)在對某一個(gè)中斷進(jìn)行處理。
特別注意：每當(dāng)某一個(gè)中斷被處理完之后，我們必須手動地把SRCPND/SUBSRCPND , INTPND三個(gè)寄存器中與該中斷相應(yīng)的位由1設(shè)置為0，剛才我說INTPND的操作很特別，它的特別之處就在于對當(dāng)我們要把該寄存器中某個(gè)值為1的位設(shè)置為0時(shí)，我們不是往該位置0，而是往該位置1。假設(shè)SRCPND=0x00000003，INTPND=0x00000001,該值說明當(dāng)前0號中斷和1號中斷被觸發(fā)，但當(dāng)前正在被處理的是0號中斷，處理完畢后我們應(yīng)該這樣設(shè)置INTPND和SRCPND：
SRCPND="0x00000002" //位0被置為0
INTPND =0x00000001 //位0被置為0（方法是往該位寫入1）
INTOFFSET寄存器的功能則很簡單，它的作用只是用于表明哪個(gè)中斷正在被處理。下面是該寄存器各位詳細(xì)功能列表

若當(dāng)前INT_TIMER0被觸發(fā)了，則該寄存器的值為10，以此類推。
現(xiàn)在我把整個(gè)中斷流程用一個(gè)圖加以說明

以上這個(gè)圖清楚地說明了一個(gè)中斷異常處理流程。
下面我用INT_TIMER0, INT_TIMER2和INT_UART0三個(gè)中斷完整地介紹一次中斷異常處理。首先我們得做幾個(gè)假設(shè)：

假設(shè)1：這三個(gè)中斷的屏蔽被取消。
假設(shè)2：PRIORITY寄存器中ARB_MODE2，ARB_MODE5皆為0，既不進(jìn)行優(yōu)先級的自動旋轉(zhuǎn)排序，任何時(shí)候
ARBITER2，ARBITER5控制的中斷組優(yōu)先級次序分別為0-1-2-3-4-5和1-2-3-4。
假設(shè)3：這三個(gè)中斷皆為IRQ類型。
假設(shè)4：這三個(gè)中斷同時(shí)被觸發(fā)。
INT_TIMER0,INT_TIMER2和INT_UART0三個(gè)中斷被同時(shí)觸發(fā)，此時(shí)三個(gè)中斷信號流向SRCPND寄存器，使該寄存器中的第10位，12位，28位被置為1，中斷信號繼續(xù)向前流經(jīng)INTMASK寄存器，這三個(gè)中斷都沒有被屏蔽，于是信號進(jìn)一步流經(jīng)INTMODE寄存器，這三個(gè)中斷皆為IRQ類型，故中斷信號繼續(xù)向前流向PRIORITY寄存器，經(jīng)過優(yōu)先級判斷，INT_TIMER0中斷信號使INTPND寄存器的第10位置1（INT_TIMER0優(yōu)先級最高），此時(shí)INTOFFSET寄存器的值為10，CPU轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)例程進(jìn)行處理。處理完畢后，我們的程序?qū)NTPND和SRCPND的第10置為0，至此INT_TIMER0中斷處理完畢。此時(shí)SRCPND的第12位，28位仍為1（這兩個(gè)中斷請求未被處理），故他們會繼續(xù)被CPU已剛才描述的方式進(jìn)行處理。
中斷異常處理就先講到這吧 ：]

以上是原帖內(nèi)容，再次感謝作者。。。

PS：

在對2410的裸板進(jìn)行中斷實(shí)驗(yàn)的過程中，從菜鳥的角度出發(fā)，我把學(xué)到了一些東西和之前ARM體系結(jié)構(gòu)的理論結(jié)合起來：

1、在ARM處理器中，r13（sp）和r14（lr）分別對應(yīng)6個(gè)不同狀態(tài)下的物理寄存器，其中1個(gè)是用戶、系統(tǒng)模式共用的，其他分別對應(yīng)5種異常模式（Exception Mode）。要在后續(xù)程序中使用中斷，則應(yīng)先把要用到的各種模式的堆棧設(shè)置好，如設(shè)置IRQ和系統(tǒng)模式的sp：

2、如果用到按鍵等中斷控制，是屬于外部中斷的（External Interrupt），就需要配置EINT相關(guān)的寄存器。