ARM7中断原理的最基本部分与单片机是一样的,如果对单片机中断原理比较熟悉,再来理解ARM的中断原理是顺理成章的事情。
5.1 中断向量表
下面以Philips的lpc2136为例进行比较深入的分析:
我们在用ads1.2调试开发板时,有一个startup.s的汇编程序,这个程序就是lpc2136得以运行的启动代码,是及其重要的一部分,蕴含着ARM7的精髓。
其中,有这样一段代码:
AREA vectors,CODE,READONLY
ENTRY
;interrupt vectors
;中断向量表
Vector_Init_Block
LDR PC, Reset_Addr
LDR PC, Undefined_Addr
LDR PC, SWI_Addr
LDR PC, Prefetch_Addr
LDR PC, Abort_Addr
DCD 0xb9205f80
LDR PC, [PC, #-0xff0]
LDR PC, FIQ_Addr
Reset_Addr DCD Start_Boot
Undefined_Addr DCD Undefined_Handler
SWI_Addr DCD SWI_Handler
Prefetch_Addr DCD Prefetch_Handler
Abort_Addr DCD Abort_Handler
Nouse DCD 0
IRQ_Addr DCD 0
FIQ_Addr DCD FIQ_Handler
;未定义指令
Undefined_Handler
B Undefined_Handler
;软中断
SWI_Handler
B SWI_Handler
;取指令中止
Prefetch_Handler
B Prefetch_Handler
;取数据中止
Abort_Handler
B Abort_Handler
;快速中断
FIQ_Handler
STMFD SP!, {R0-R3, LR}
BL FIQ_Exception
LDMFD SP!, {R0-R3, LR}
SUBS PC, LR, #4
下面的这个截图来自ads1.2安装后的"online book"里面(这里面有很多非常重要的知识,你不懂的任何疑问都可以在此找到答案,可惜很多人不知道这个好地方) ARM体系设计有八种异常,并把所有现象用异常来表达,我们的代码任何时刻都在这八种异常中运行。
我们给开发板上电,这就是一种"异常",这种异常用"Reset"来表示。
这八种异常对应八个地址:
Reset(复位)=========0x00000000(当上电,或按下开发板的复位键时,程序跳到该地址运行)
Undef(未定义指令)=========0x00000004(当程序指针访问地址出现未定义指令,程序跳到该地址运行)
SWI(软件中断)=========0x00000008(当发生软件中断,程序跳到该地址运行)
Prefetch Abort(预取指中止)=========0x0000000C(当预取值失败,程序跳到该地址运行)
Data Abort(数据中止)=========0x00000010(当访问数据区失败,程序跳到该地址运行)
Reserved(保留)===========0x00000014
IRQ===========0x00000018(当发生IRQ中断时,程序跳到该地址运行)
FIQ(快速中断)========0x0000001C(当发生快速中断时,程序跳到该地址运行)
5.2 FIQ中断,向量IRQ,非向量IRQ区别
FIQ是指快速中断请求(Fast Interrupt reQuest),具有最高优先级,一般只声明一个中断源为FIQ,这样可以得到最快的相应速度,如果非要申请多个中断源为FIQ,那么当中断发生时,FIQ中断线程通过读取FIQ状态寄存器来判断当前发生的是那个中断。 向量IRQ(Vector IRQ)是指向量中断请求(Vector Interrupt ReQuest)。具有次高优先级。
非向量IRQ(NO_Vector IRQ)是指非向量中断请求。具有最低优先级。
5.2.1 向量中断与非向量中断的区别
向量,即指有方向的量。这里所说的方向就是向量地址。
向量中断--由硬件提供中断服务程序入口地址;
非向量中断--由软件件提供中断服务程序入口地址。
上面提到的中断向量表:
Reset中断向量地址是0x00000000,那么当复位中断发生时,程序自动跳到0x00000000开始的地址执行。这一过程由硬件实现。
当定时器中断发生时,程序自动跳到0x00000018开始的位置执行。因为该地址是IRQ地址,IRQ不同于Reset,Reset只有一个,但IRQ有很多个。所以,程序跳到0x00000018时还要进行分支选择,那么怎么选择呢?
最开始,0x00000018是从VICVectAddr寄存器中找到当前中断服务程序地址执行的,那么向量中断和非向量中断,该选哪个呢?
ARM中断核(PrimeCell)规定所有"非向量中断"共用到"默认向量地址寄存器"中 同时规定,"向量中断"地址保存在"向量地址寄存器0-15"中 所以,当IRQ中断发生时,ARM中断核(PrimeCell)会到16个IRQ solt中查找,如果没有找到则装载"默认向量地址寄存器"中的地址到"向量地址寄存器"中。 其实,可以把非向量中断理解成优先级最低的向量中断,因为在ARM中断核(PrimeCell)从"向量地址寄存器"读取地址时,是先扫描(Scan)整个IRQ slot,如果没有找到则无条件的装载"默认向量地址寄存器"的值。这个值就是非向量IRQ中断服务程序入口地址。
可以这么理解,向量IRQ有16个地址,而非向量IRQ只有一个地址。
疑问:可以设置多个非向量IRQ吗,怎么设置,中断发生后怎么处理?
答案:可以同时设置两个(两个以上)的非向量IRQ,但是这些非向量IRQ共用一个中断服务程序入口地址,但中断发生后,由软件通过IRQ状态寄存器判断当前发生的哪个IRQ中断。(IRQ状态寄存器不区分是向量IRQ还是非向量IRQ)
5.3 IRQ中断实例分析
5.3.1 向量IRQ实例程序
我们再来分析之前的定时器中断程序
/****************************************************************************
* 文件名:main.c
* 功 能:使用定时器实现秒定时,控制蜂鸣器蜂鸣。(中断方式)
* 说 明:JP4跳线短接,JP7跳线断开。
****************************************************************************/
#include "config.h"
#define BEEPCON 1<<22 // P0.22引脚控制B1,低电平蜂鸣
/****************************************************************************
* 名 称:IRQ_Time0()
* 功 能:定时器中断服务程序,取反BEEPCON控制口。
* 入口参数:无
* 出口参数:无
****************************************************************************/
void __irq IRQ_Time0(void)
{
if( (IO0SET&BEEPCON) == 0 )
{
IO0SET = BEEPCON;
}
else
{
IO0CLR = BEEPCON;
}
T0IR = 0x01; // 清除中断标志
VICVectAddr = 0x00; // 通知VIC中断处理结束
}
/****************************************************************************
* 名 称:Time0Init()
* 功 能:初始化定时器,定时时间为S,并使能中断。
* 入口参数:无
* 出口参数:无
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