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学习嵌入式的最佳路线ARM7—— ARM中断原理

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楼主
即时生效|  楼主 | 2011-3-2 23:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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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沙发
即时生效|  楼主 | 2011-3-2 23:12 | 只看该作者
****************************************************************************/
  void  Time0Init(void)
  {   /* Fcclk = Fosc*4 = 11.0592MHz*4 = 44.2368MHz
  Fpclk = Fcclk/4 = 44.2368MHz/4 = 11.0592MHz
  */
  T0PR = 99;              // 设置定时器分频为分频,得Hz
  T0MCR = 0x03;          // 匹配通道匹配中断并复位T0TC
  T0MR0 = 110592;          // 比较值(1S定时值)
  T0TCR = 0x03;          // 启动并复位T0TC
  T0TCR = 0x01;
  /* 设置定时器中断IRQ */
  VICIntSelect = 0x00;     // 所有中断通道设置为IRQ中断
  VICVectCntl0 = 0x24;     // 定时器中断通道分配最高优先级(向量控制器)
  VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Time0;   // 设置中断服务程序地址向量
  VICIntEnable = 0x00000010;    // 使能定时器中断
  }
  /****************************************************************************
  * 名  称:main()
  * 功  能:初始化I/O及定时器,然后等待中断。
  * 说  明:在STARTUP.S文件中使能IRQ中断(清零CPSR中的I位)。
  ****************************************************************************/
  int  main(void)
  {  
  PINSEL0 = 0x00000000;     // 设置管脚连接GPIO   
  IO0DIR = BEEPCON;       // 设置I/O为输出
  Time0Init();       // 初始化定时器及使能中断
  while(1);        // 等待定时器中断或定时器匹配输出   
  return(0);
  }
  5.3.2非向量IRQ实例程序
  /****************************************************************************
  * 文件名:main.c
  * 功   能:使用外部中断进行B1的控制,每当有一次中断时,即取反B1控制口,以便指示中断输入。
  *           使用非向量中断方式。
  * 说   明:将跳线器JP2 JP4短接,JP7断开,然后反复按下与释放KEY1。
  ****************************************************************************/
  #include  "config.h"  
  #define   BEEPCON 1<<22    // P0.2引脚控制B1,低电平蜂鸣
  /****************************************************************************
  * 名   称:IRQ_Eint3()
  * 功   能:外部中断EINT3服务函数,取反B1控制口。
  * 入口参数:无
  * 出口参数:无
  ****************************************************************************/
  void   __irq IRQ_Eint3(void)
  {  
  uint32  i;   
  i = IO0SET;                     // 读取当前B1控制值
  if( (i&BEEPCON)==0 )    // 控制B1输出取反
  {  
  IO0SET = BEEPCON;
  }
  else
  {  
  IO0CLR = BEEPCON;
  }   
  /* 等待外部中断信号恢复为高电平(若信号保持为低电平,中断标志会一直置位) */
  while( (EXTINT&1<<3)!=0 )
  {  
  EXTINT = 1<<3;     // 清除EINT3中断标志,<<3 等价于0x08
  }   
  VICVectAddr = 0;     // 向量中断结束
  }  
  /****************************************************************************
  * 名   称:main()
  * 功   能:初始化外部中断(EINT3)为非向量中断,并设置为电平触发模式,然后等待外部中断。
  * 说   明:在STARTUP.S文件中使能IRQ中断(清零CPSR中的I位)。
  ****************************************************************************/
  int  main(void)
  {  
  PINSEL1 = 3<<8;            // 设置管脚连接,P0.20设置为EINT3                        
  IO0DIR = BEEPCON;     // 设置B1控制口为输出,其它I/O为输入   
  EXTMODE = 0x00;      // 设置EINT3中断为电平触发模式                                    
  /* 打开EINT3中断(使用非向量IRQ) */
  VICIntSelect = 0x00000000;   // 设置所有中断分配为IRQ中断
  VICDefVectAddr = (int)IRQ_Eint3;  // 设置中断服务程序地址
  EXTINT = 1<<3;      // 清除EINT3中断标志
  VICIntEnable = 1<<17;       // 使能EINT3中断,EINT3在Bit17上   
  while(1);       // 等待中断
  return(0);
  }
  5.3.3向量&非向量IRQ实例程序
  /****************************************************************************
  * 文件名:main.c
  * 功   能:有四个中断,UART0,UART1,I2C,SPI0,其中
  *          UART0,SPI0分配为向量IRQ
  *          UART1,I2C分配为非向量IRQ
  * 说   明:
  ****************************************************************************/
  #include  "config.h"
  #define UART1_IRQ 1 << 7
  #define I2C_IRQ   1 << 9
  /****************************************************************************
  * 功   能:中断服务程序。
  ****************************************************************************/
  void __irq  IRQ_SPI0(void)
  {  
  代码略
  }
  void __irq  IRQ_UART0(void)
  {  
  代码略
  }
  void __irq  NoVector_ISR(void)
  {  
  volatile uint32 tmp;
  tmp = VICIRQStatus;
  if( tmp & UART1_IRQ)
  {
  UART1中断处理代码略
  }
  if( tmp & I2C_IRQ)
  {
  I2C中断处理代码略
  }
  VICVectAddr = 0;     // 向量中断结束
  }
  /****************************************************************************
  * 名  称:main()
  * 功  能:向量与非向量IRQ实验代码
  * 说  明:在STARTUP.S文件中使能IRQ中断(清零CPSR中的I位)。
  ****************************************************************************/
  int  main(void)
  {  
  PINSEL0 = 0x55555555;     // 配置管脚功能  
  /*I2C,SPI0,UART0,UART1相关初始化代码部分略 */
  /* 中断部分设置*/
  VICIntSelect = 0x00000000;     // 所有中断通道设置为IRQ中断
  VICDefVectAddr = (uint32)NoVector_ISR; // 设置非向量中断服务程序地址向量
  VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_UART0;   // 设置uart0中断服务程序地址向量
  VICVectAddr1 = (uint32)IRQ_SPI0;   // 设置spi0中断服务程序地址向量
  VICVectCntl0 = 0x00000026; // 6号中断源使能为向量IRQ并设置为最高优先级
  VICVectCntl1 = 0x0000002A; // 10号中断源使能为向量IRQ并设置为次高优先级
  VICIntEnable = 0x000006C0;//使能UART0,UART1,I2C,SPI0=>bit10,bit9,bit7和bit6=1
  while(1)       // 等待中断发生
  {
  代码略
  }
  return(0);
  }
  5.4. ARM中断原理后记
  今天终于把ARM7的中断部分整理完整,这份文档算是国内研究比较深入的文档!写完,有种如释重负的感觉。

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板凳
huzixian| | 2011-3-3 22:58 | 只看该作者
学些了,不错的选择

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地板
海阔0天空| | 2011-3-4 12:30 | 只看该作者
很不错,学习了,谢谢楼主的给力奉献

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5
SHZSXM74| | 2011-3-6 11:27 | 只看该作者
各位大虾,有没有在KEIL下面的中断例了,如有的话,可不可以E-MAIL给我一下:SHZSXM74@126.COM

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6
6019赵文| | 2011-3-8 09:46 | 只看该作者
楼上可以到编译器下面看看

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7
zq_mcu| | 2011-3-8 10:42 | 只看该作者
谢谢楼主分享。

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