2019年04月26日 | S3C2440开发板裸机程序系列08—中断控制

1.  概述

最近刚刚在TQ2440上面调通了ADXL345的I2C控制，可通过串口和TFT屏查看XYZ三个轴倾角变化，本来打算把TQ2440上面的I2C控制详细解说一下，但是还跳了2个知识点：中断和I2C协议。所以还要等我补充完这2个知识点再说。（I2C协议要从51单片机说起，后面总结时再谈吧）

从程序的执行过程来说，可以分为：正常执行，跳转执行（Arm汇编是B和BL指令，B指令不返回），中断处理。

从嵌入式控制的要求来说，一个嵌入式装置要完成大量的数据采集、数据变换、外设控制等功能，这些子功能的实现一般分为：查询方式和中断方式。显然中断方式可以提高处理器利用率，提高系统实时性。

S3C2440的中断包括快速中断FIQ和外部中断IRQ。因为FIQ模式有更多的私有寄存器，减少了模式切换过程中寄存器入栈和出栈的时间，所以FIQ执行效率更高。

通过INTMODE寄存器的设置，可以将某个中断定义为FIQ或者IRQ。如下图所示：

 INTMODE初始值默认是IRQ。这里只讲IRQ，并且不讨论中断优先级设置问题。

下面从中断源与中断屏蔽、中断函数和执行过程、中断编程例子等几个方面进行展开。 

2.  中断源与中断屏蔽

S3C2440处理器的中断处理流程见datasheet，如下。

入口，即中断源，有2种，with sub-register和without sub-register。

出口，也有2种，IRQ或FIQ，这个前面已经说过了。

对于with sub-register的中断源，需要先经过SUBMASK过滤。后面都要经过SRCPND，然后是MASK过滤，再然后是优先级Priority过滤到达INTPND，再送CPU处理。

S3C2440处理器的中断控制器支持60个中断源，如下：

中断的开关由几个寄存器来控制，并且初始状态（即默认）都是关闭的。先来了解一下都有哪些控制中断开关的寄存器设置。

经总结，共有4个地方设置中断的开与关：

a．当前程序状态寄存器CPSR和备份程序状态寄存器SPSR。在第6位和第7位，即F位控制FIQ中断是否允许响应，I位控制IRQ是否允许响应。这个寄存器设置主要是在启动程序中进行才有可能设置。用户编程可不考虑。

b．INTSUBMSK寄存器，它对应着上图的次级源这15个源，对应着设置INTSUBMSK[0:14]，后面[15:31]没有用到。设置1是屏蔽，0是中断可用，初始都是1，即屏蔽状态。

c． INTMSK寄存器，它对应上图的这32个源，INTMSK[0:31]每个位对应一个。同理，设置1是屏蔽，0是中断可用，初始都是1，即屏蔽状态。

d．从上图的源和次级源的图中看出，EINT4_7和EINT8_23没有在次级源中，这么多外部中断源在次级源中也放不下了，所以又单独弄了个EINTMASK寄存器。在Datasheet中，这个寄存器没有在中断控制器Interrupt Controller中讲，而是放在了输入输出端口IO Ports中，如下图：

前4位保留，这样EINTn就和NINTMASK的位号对应上了。挺巧妙的。 

下面再说中断触发的标志，怎么体现出某个中断发生了呢？再看上面的中断处理流程图，有这2个寄存器：SRCPND和SUBSRCPND，如下图。它们的各位是指示各中断源是否发生中断的指示标志。只要有中断发生，对应的位就置1。

其实，还有1个专门外部EINT的设置，EINTPEND寄存器，该寄存器仍然是在输入输出端口IO Ports章节里讲的。同上面的EINTMASK一样，前4位没用，[4:23]各位对应着EINT4—EINT23.

SRCPND、SUBSRCPND和EINTPEND 有些区别，比如串口0的中断，对于接收和发送中断分别是INT_RXD0和INT_TXD0，这2个中断发生时，SUBSRCPND[0:1]这2位要置1，并且SRCPND[28]这1位也置1。再比如，对应ENIT5发生中断时，EINTPEND[5] 置1，SRCPND[4]也置1。

刚才提到的那3个屏蔽寄存器INTMSK、INTSUBMSK和EINTMASK，与挂起寄存器道理是一样的：2个地方都有的，必须2个地方都解除屏蔽，这个中断才真的可以使用了。 

3.  中断函数和执行过程

再看上面的中断处理流程图，如果某个中断没有屏蔽，发生中断后就会到达INTPND，这个寄存器某一位置1后，CPU就要进行处理了。中断挂起寄存器不再分源、次级源和外部中断，因此只1个寄存器--INTPND。它来告诉CPU有中断到来了。

总结一下这几个寄存器：

中断屏蔽寄存器：INTMSK、INTSUBMSK和EINTMASK。有3个，分别对应源、次级源和外部中断，设置哪一位为0则哪一位就使能中断。

中断源挂起寄存器：SRCPND、SUBSRCPND和EINTPEND。也有3个，分别对应源、次级源和外部中断，哪个源发生中断了，CPU就自动设置相应的位为1。

中断挂起寄存器：INTPND。只有1个。具体确认是哪个中断发生了，还要查询SUBSRCPND和EINTPEND。

此外：INTOFFSET寄存器。存的是0—31这个范围内的数值，对应着源的顺序号。这个主要是为了便于查询并进入相应的中断处理子程序中。

下面说中断处理的问题：

a．中断处理子程序做哪些必要的工作。

b．怎样自动处理中断处理子程序，包括进入和退出。

中断处理子程序必要的工作是：清中断标志位。这是为了下一次发生相同中断时还能处理，不是一锤子买卖。

怎样清中断？ 哪一位置1了，就再置一次1。因此，SRCPND和INTPND必然是要清理的，此外SUBSRCPND和EINTPEND根据具体情况判断是否需要清理。

中断处理函数是特殊的子函数，因为它不需要在主函数中明确的调用。因此，使用ads中使用了关键字__irq 来表明这个函数是中断处理程序。__irq 发挥了下面2个主要作用：

a．中断发生时，自动保存所有需要保存的寄存器；

b．中断返回时，自动计数返回地址，自动进行CPSR寄存器状态的恢复。 

各类型的中断处理程序的入口地址是固定的，这个工作是启动程序中完成。入口地址就是一个32位的寄存器，这些32位寄存器里放的是中断处理函数的地址。因此，当编写完中断处理程序后，就需要把该程序的起始地址（或函数句柄）填写到那个32位寄存器中。

程序中这样处理：

pISR_EINT0 = (unsigned int)Eint0_Isr ;

pISR_EINT1 = (unsigned int)Eint1_Isr ;

pISR_EINT2 = (unsigned int)Eint2_Isr ;

pISR_EINT4_7 = (unsigned int)Eint4_7_Isr;

其中，pISR_EINT0，pISR_EINT1 ，pISR_EINT2 ，pISR_EINT4_7 是中断源入口地址，它是根据中断起始地址+偏移量，提前计算好的地址，放在2440addr.h文件供C源程序使用。

Eint0_Isr，Eint1_Isr，Eint2_Isr，Eint4_7_Isr 是编写的中断处理函数。 

4.  中断编程例子

两个例子：按键中断和定时器中断。

4.1按键中断

按键触发LED亮1秒钟。按键触发即外部中断触发，有高电平触发、低电平触发、边沿触发等，有EXINTn寄存器进行设置，这里采用默认值，即低电平触发。

如图所示，正好按下时为低电平，触发外部中断。

K1 -- EINT1 -- GPF1  

K2 -- EINT4 -- GPF4  

K3 -- EINT2 -- GPF2  

K4 -- EINT0 -- GPF0  

所以初始化时需要设置GPF0，GPF1，GPF2，GPF4为外部中断模式。

主程序做一些设置，然后就while(1);循环。

这些设置包括：Led和Key的GPIO状态设置，4个key中断位的使能中断设置，设置中断入口地址。 

4.2   定时器中断

定时器Timer0初始化为1秒钟一次。

主程序中定义一个全局变量flag（需要加volatile关键字），Timer0中断处理程序中引用这个flag外部变量，每隔1sec进入中断处理程序后，就将flag取反。主程序根据flag值，设置Led2的亮灭。

主程序如下： 

#include "ledflow.h"

#include "isrservice.h"

#include "timer.h"

void IO_Init(void) ;

volatile unsigned int flag = 0 ;

int Main()

{

IO_Init() ;

while(1)

{

if(flag ) 

{

Led2_On() ;

}

else

{

Led2_Off() ;

}

} 

return 0;

}

void IO_Init(void)

{

Led_Init() ;

Timer0_Init() ;

Timer0_Interrupt_Init() ;

Isr_Init() ;

}