s3c2410中断异常处理总结计算机计算机原理_高等教育-大学课件.pdf

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1、 s3c2410 中断异常处理 在进入正题之前，我想先把 ARM920T 的异常向量表（Exception Vectors ）做一个简短的介绍。：ARM920T 的异常向量表有两种存放方式，一种是低端存放（从 0 x00000000 处开始存放），另一种是高端存放 （从 0 xfff000000 处开始存放）。关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍 MMU 的文章中进行说明 本文采用低端模式。ARM920T 能处理有 8 个异常，他们分别是：,Reset，Undefined instruction ，Software Interrupt ，Abort(prefetch ，Abort(da

2、ta ，Reserved，IRQ，FIQ 下面是某个采用低端模式的系统源码片段：_start:b Handle_Reset b HandleUndef b HandleSWI b HandlePrefetchAbort b HandleDataAbort b HandleNotUsed b HandleIRQ b HandleFIQ ,.,.other codes ,上面这部分片段一般出现在一个名叫“head.s”的汇编文件里，“b Handle_Reset”这条语句就是系统上电之后运行的第一条语句。也就是说这部分代码的二进制码必须位于内存的最开始部分（这正是低端存放 模式），因为上电后 CP

3、U 会从 SDRAM 的 0 x00000000 处取第一条指令并执行。Address Instruct 0 x00000000:b Handle_Reset 0 x00000004:b HandleUndef 0 x00000008:b HandleSWI 0 x0000000C:b HandlePrefetchAbort 0 x00000010:b HandleDataAbort 0 x00000014:b HandleNotUsed 0 x00000018:b HandleIRQ 0 x0000001C:b HandleFIQ 上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况，我们可以看

4、到每条指令占用了 4 个字节。上电后，PC 指针会跳转到 Handle_Reset 处开始运行。以后系统每当有异常出现，则 CPU 会根据异常 号，从内存的 0 x00000000 处开始查表做相应的处理，比如系统触发了一个 IRQ 异常，IRQ 为第 6 号异常，则 CPU 将把 PC 指向 0 x00000018 地址（4*6=24=0 x00000018）处运行，该地址的指令是跳转到“中断异常服务例 程”（HandleIRQ）处运行。以上就是我对异常向量表的一个简单介绍。现在可以进入我们文章的主题“中断 异常处理”，s3c2410 的中断分快中断 (FIQ 和普通中断（IRQ）,我们讨论

5、的重点是普通中断（IRQ）。s3c2410 的中断异常处理模块总共由以下寄存器构成 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

6、REGISTER）存放从处开始存放另一种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条指令并执行上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块

7、总共由以下寄存器构成下面 下面我将讲解每个寄存器在一个中断处理流程中所扮演的角色：SRCPND/SUBSRCPND 这两个寄存器在功能上是相同的，它们是中断源引脚寄存器，在一个 中断异常处理流程中，中断信号传进中断异常处理模块后首先遇到的就是 SRCPND/SUBSRCPND,这两个寄存器的作用是用于标示出哪个中断请求被触发。SRCPND 的有效位为 32，SUBSRCPND 的有效位为 11，它们中的每一位分别代表一个中断源。SRCPND 为主中断源 引脚寄存器，SUBSRCPND 为副中断源引脚寄存器。这里列举出 SRCPND 的各个位信息：每个位的初始值皆为 0。假设现在系统触发了 TI

8、MER0 中断，则第 10bit 将被置 1，代表 TIMER0 中断被触 发，该中断请求即将被处理（若该中断没有被屏蔽的话）。SUBSRCPND情况与 SRCPND相同，这里就不多讲 了。INTMOD 寄存器有效位为 32 位，每一位与 SRCPND中各位相对应，它的作用是指定该位相应的中断源处 理模式（IRQ 还是 FIQ）。若某位为 0，则该位相对应的中断按 IRQ 模式处理，为 1 则以 FIQ 模式进行处理，该寄存器初始化值为 0 x00000000,即所有中断皆以 IRQ 模式进行处理。（详细请参考 s3c2410 操作手册）。INTMSK/INTSUBMSK寄存器为中断屏蔽寄存器

9、，INTMSK 为主中断屏蔽寄存器，INTSUBMSK为副中断屏蔽寄存 器。INTMSK 有效位为 32，INTSUBMSK有效位为 11，这两个寄存器各个位与 SRCPND 和 SUBSRCPND 分别对应。它们的作用是决定该位相应的中断请求是否被处理。若某位被设置为 1，则该位相对应的中断产生后将被忽略（CPU 不处理该中断请求），设置为 0 则对其进行处理。这两个寄存器初始化后的值是 0 xFFFFFFFF 和 0 x7FF，既默认情况下所有的中断都是被屏蔽的。到目前为止我们总共讲解了 SRCPND，INTMOD，INTMSK，SUBSRCPND，INTSUBMSK 存放从处开始存放另一

10、种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条指令并执行上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块总共由以下寄存器构成下面 五个寄存器，

11、在继续讲解 PRIORITY 寄存器之前我们先来看一张图。先弄清楚一点，现在要讨论的是一个中断优先级的判断问题。为什么会有中断有先级的问题呢？我们知 道 CPU 某个时刻只能对一个中断源进行中断处理，如果现在有 3 个中断同时发生了，那 CPU 要按什么顺序处理 这个 3 个中断呢？这正是引入优先级判断的原因所在，通过优先级判断，CPU 可以按某种顺序逐个处理中断请 求。3sc2410 的优先级判断分为两级。如上图所示，SRCPND寄存器对应的 32 个中断源总共被分为 6 个组，每个组由一个 ARBITER（05）寄 存器对其进行管理。中断必须先由所属组的 ARBITER（05）进行第一次优

12、先级判断（第一级判断）后再发往 ARBITER6 进行最终的判断（第二级判断）。ARBITER（05）这六个组的优先级已经固定，我们无法改变，也 就是说由 ARBITER0 控制的该组中断优先级最高（该组产生的中断进行第一级判断后永远会以 REQ0 向 ARBITER6 传递过去）其次是 ARBITER1,ARBITER2,ARBITER4,ARBITER4,ARBITER5.我们能够控制的是某个 组里面各个中断的优先级顺序。怎么控制？通过 PRIORITY 寄存器进行控制：以下是 PRIORITY 寄存器各个位的参数表 从表上我们可以知道 PRIORITY 寄存器内部各个位被分为两种类型，一

13、种是 ARB_MODE,另一种为 ARB_SEL,ARB_MODE类型有 5 组对应 ARBITER（26）（PS：此处应更正为 ARB_MODE 类型有 7 组对应 ARBITER（06），在 datasheet 中上表还有续表，为 ARB_MODE1）-0，ARB_SEL 类型有 7 组对应 ARBITER（06）。现 存放从处开始存放另一种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条指令并执行上

14、面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块总共由以下寄存器构成下面 在我将以 ARBITER2 为例，讲解中断组与 PRIORITY 寄存器中 ARB_SEL,ARB_MODE之间的相互关系。首先我们看到 ARBITER2 寄存器管理的该组中断里包括了 6 个中断，分别是 INT_TIMER0，INT_TIMER1，INT_TIME

15、R2，INT_TIMER3，INT_TIMER4，INT_UART2，她们的默认中断请求号分别为 REQ0，REQ1，REQ2，REQ3，REQ4，REQ5。我们先看 PRIORITY 寄存器中的 ARB_SEL2，该参数由两个位组成，初始值为 00。从该表 可以看出 00 定义了一个顺序 0-1-2-3-4-5 ，这个顺序就是这组中断组的优先级排列，这个顺序指明了以中断 请求号为 0（REQ0）的 INT_TIMER0 具有最高的中断优先级，其次是 INT_TIMER1，INT_TIMER2,。假设现在 ARB_SEL2 的值被我们设置为 01。则一个新的优先级次序将被使用，01 对应的优先

16、级次序为 0-2-3-4-1-5，从 中可以看出优先级最高和最低的中断请求和之前没有变化，但 本来处于第 2 优先级的 INT_TIMER1 中断现在变 成了第 5 优先级。从 ARB_SEL2 被设置为 00,01,10,11 各个值所出现的情况我们可以看出，除最高和最低的优 先级不变以外，其他各个中断的优先级其实是在做一个 旋转排列（rotate）。为了达到对各个中断平等对待这 一目标，我们可以让优先级次序在每个中断请求被处理完之后自动进行一次旋转，如何自动让它旋转呢？我们 可以通过 ARB_MODE2达到这个目的，该参数只有 1 个 bit，置 1 代表开启对应中断组的优先级次序旋转，0

17、 则 为关闭。事实上当该位置为 1 之后，每处里完某个组的一个中断后，该组的 ARB_SEL 便递增在 1（达到 11 后 恢复为 00）。现在我们另 ARB_MODE2=1，ARB_SEL2=00，则当前 ARBITER2 的优先级顺序为 0-1-2-3-4-5 ，假设现在 该组的 1 号中断请求 INT_TIMER1 和 2 号中断请求 INT_TIMER2 被同时触发，CPU 根据优先级判断后决定先把 INT_TIMER1 中断向 ARBITER6 进行发送（在 ARBITER6 做第最终优先级判断），接着再向 ARBITER6 发送 INT_TIMER2 中断。请注意，在 INT_TI

18、MER1 被处理完毕后，该组中段的优先级次序被 自动做了一次旋转 ，旋转 后 ARBITER2 的优先级顺序变为 0-2-3-4-1-5 。假设之后某个时刻该组的 INT_TIMER1 和 INT_TIMER2 又被同时 触发，则此时 CPU 优先处理的会是 INT_TIMER2。若我们另 ARB_MODE2=0，则改组的中断优先级次序在任何情况 下都不做任何改变，除非我们 人为地重新设置了 ARB_SEL2 的值。呼。好累。终于说完了麻烦的优先级-_-,继续。INTPND 寄存器可能是整个中断处理过程中我们要特别注意的一个寄存器了，他的操作比较特别，怎么特别？请听我慢慢道来.：先看一下该寄存

19、器各位详细功能列表 正如你所见的，INTPND 寄存器与 SRCPND长得一模一样，但他们在中断异常处理中却扮演着不同的角 色，如果说 SRCPND 是中断信号进入中断处理模块后所经过的第一个场所的话，那么 INTPND 则是中断信号在 中断处理模块里经历的最后一个寄存器。它的每个位对应一个中断请求，若该位被置 1，则表示相应的中断请 存放从处开始存放另一种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条

20、指令并执行上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块总共由以下寄存器构成下面 求被触发，描述到这里你可能会发现它不仅和 SRCPND 长得一模一样，就连功能都一样，其实不然，他们在功 能上有着重大的区别。SRCPND 是中断源引脚寄存器，某个位被置 1 表示相应的中断被触发，但我们知道在同 一时刻内系统可以触发若干个中断，只要中断

21、被触发了，SRCPND 的相应位便被置 1，也就是说 SRCPND在同一 时刻可以有若干位同时被置 1，然而 INTPND 则不同，他在某一时刻只能有 1 个位被置 1，INTPND 某个位被置 1（该位对应的中断在所有已触发的中断里具有最高优先级且该中断没有被屏蔽），则表示 CPU 即将或已经在 对该位相应的中断进行处理。于是我们可以有一个总结：SRCPND 说明了有什么中断被触发了，INTPND 说明了 CPU 即将或已经在对某一个中断进行处理。特别注意：每当某一个中断被处理完之后，我们必须 手动地把 SRCPND/SUBSRCPND,INTPND三个寄存器中与 该中断相应的位由 1 设置

22、为 0，刚才我说 INTPND 的操作很特别，它的特别之处就在于对当我们要把该寄存器中某个值为 1 的位设置为 0 时，我们不是往该位置 0，而是 往该位置 1。假设 SRCPND=0 x00000003，INTPND=0 x00000001,该值说明当前 0 号中断和 1 号中断被触发，但当前正在被处理的是 0 号中断，处理完毕 后我们应该这样设置 INTPND 和 SRCPND：SRCPND=0 x00000002/位 0 被置为 0 INTPND=0 x00000001/位 0 被置为 0（方法是往该位写入 1）INTOFFSET寄存器的功能则很简单，它的作用只是用于表明哪个中断正在被处

23、理。下面是该寄存器各位详细功能列表 若当前 INT_TIMER0 被触发了，则该寄存器的值为 10，以此类推。现在我把整个中断流程用一个图加以说明 以上这个图清楚地说明了一个中断异常处理流程。下面我用 INT_TIMER0,INT_TIMER2 和 INT_UART0 三个中断完整地介绍一次中断异常处理。首先我们得做几个假设：假设 1：这三个中断的屏蔽被取消。假设 2：PRIORITY 寄存器中 ARB_MODE2，ARB_MODE5 皆为 0，既不进行优先级的自动旋转排序，任何时候 ARBITER2，ARBITER5 控制的中断组优先级次序分别为 0-1-2-3-4-5 和 1-2-3-4

24、。存放从处开始存放另一种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条指令并执行上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块总共由以下寄存器

25、构成下面 假设 3：这三个中断皆为 IRQ 类型。假设 4：这三个中断同时被触发。INT_TIMER0,INT_TIMER2和 INT_UART0 三个中断被同时触发，此时三个中断信号流向 SRCPND 寄存器，使该寄 存器中的第 10 位，12 位，28 位被置为 1，中断信号继续向前流经 INTMASK 寄存器，这三个中断都没有被屏 蔽，于是信号进一步流经 INTMODE 寄存器，这三个中断皆为 IRQ 类型，故中断信号继续向前流向 PRIORITY 寄 存器，经过优先级判断，INT_TIMER0 中断信号使 INTPND 寄存器的第 10 位置 1（INT_TIMER0 优先级最高），此

26、时 INTOFFSET寄存器的值为 10，CPU 转向相应的中断服务例程进行处理。处理完毕后，我们的程序将 INTPND 和 SRCPND的第 10 置为 0，至此 INT_TIMER0 中断处理完毕。此时 SRCPND 的第 12 位，28 位仍为 1（这 两个中断请求未被处理），故他们会继续被 CPU 已刚才描述的方式进行处理。中断异常处理就先讲到这吧 ：PS：在对 2410 的裸板进行中断实验的过程中，从菜鸟的角度出发，我把学到了一些东西和之前 构的理论结合起来：ARM 体系结 1、在 ARM 处理器中，r13（sp）和 r14（lr）分别对应 6 个不同状态下的物理寄存器，其中 1 个

27、是用户、系统 模式共用的，其他分别对应 5 种异常模式（Exception Mode）。要在后续程序中使用中断，则应先把要用到的 各种模式的堆栈设置好，如设置 IRQ 和系统模式的 sp：msr cpsr_c,#0 xd2 进入 IRQ 模式，IRQ 和 FIQ 都处于禁止状 态 ldr sp,=0 x33000000 msr cpsr_c,#0 xdf 进入系统模式，IRQ 和 FIQ 都处于禁止状 态 ldr sp,=0 x34000000 存放从处开始存放另一种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是

28、某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条指令并执行上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块总共由以下寄存器构成下面 bl init_irq 初始化中断 msr cpsr_r,#0 x5f 置控制域的 I 位为 0，打开 irq 中断。实 验中只用到 irq

29、2、如果用到按键等中断控制，是属于外部中断的（External Interrupt），就需要配置 EINT 相关的寄存器。存放从处开始存放另一种是高端存放从处开始存放关于为什么要分两种方式进行存放这点我将在介绍本文采用低端模式能处理有个异常他们分别是的文章中进行说明下面是某个采用低端模式的系统源码片段上面这部分片段一般出现内存的最开始部分这正是低端存放模式因为上电后会从的处取第一条指令并执行上面是该程序段在系统上电后加载到内存后的分布情况我们可以看到每条指令占用了个字节上电后指针会跳转到处开始运行以后系统每当有异常出现则跳转到中断异常服务例程处运行以上就是我对异常向量表的一个简单介绍现在可以进入我们文章的主题异常处理的中断分快中断和普通中断我们讨论的重点是普通中断会根据异常中断的中断异常处理模块总共由以下寄存器构成下面