十.ARM裸机学习之中断系统1（S5PV210的中断系统详解）

一.轮询方式处理按键

参考 E:\Linux\8.key_open

//按键的初始化
void key_init(void)
{
	// GPH0CON的bit8～15全部设置为0，即为输入模式
	rGPH0CON &=~(0xff<<8);
	// GPH2CON的bit0～15全部设置为0，即为输入模式
	rGPH2CON &= ~(0xFFFF<<0);
	
}

void key_polling(void)//轮询方式
{
	
	// 依次，挨个去读出每个GPIO的值，判断其值为1还是0.如果为1则按键按下，为0则弹起
	
	// 轮询的意思就是反复循环判断有无按键，隔很短时间
	// 对应开发板上标着LEFT的那个按键
	while(1)
	{
		if (rGPH0DAT & (1<<2))
		{
			// 为1，说明没有按键
			led_off();
			printf("key left.\n");
		}
		else
		{
			// 添加消抖
			// 第一步，延时
			delay20ms();
			// 第二步，再次检验按键状态
			if (!(rGPH0DAT & (1<<2)))
		{
			// 为0，说明有按键
			led1();
			printf("key down.\n");
		}
			
		}
	
	// 对应开发板上标着DOWN的那个按键
	if(rGPH0DAT &(1<<3)) // 为1，说明没有按键
	{
		led_off();
		printf("key down.\n");
	}
	else // 为0，说明有按键
	{
		// 添加消抖
			// 第一步，延时
			delay20ms();
			// 第二步，再次检验按键状态
			if (!(rGPH0DAT & (1<<3)))
		{
			// 为0，说明有按键
			led1();
			printf("key down.\n");
		}
	}
	
	// 对应开发板上标着UP的那个按键
	if (rGPH2DAT & (1<<0))
	{
			// 为1，说明没有按键
		led_off();
		printf("key down.\n");
	}
	else
	{
			// 添加消抖
			// 第一步，延时
			delay20ms();
			// 第二步，再次检验按键状态
			if (!(rGPH2DAT & (1<<0)))
		{
			// 为0，说明有按键
			led3();
			printf("key down.\n");
		}
	}
		
	}
    
	
}

二.中断系统 2017/11/21 23:30

参考：http://blog.csdn.net/u010479322/article/details/51447181

http://blog.51cto.com/9291927/1787523

1.异常向量表分析：

(1)、复位（RESET)

    a、当处理器复位引脚有效时，系统产生复位异常中断，程序跳转到复位异常中断处理程序处执行，包括系统加电和系统复位。

    b、通过设置PC跳转到复位中断向量处执行称为软复位。

    (2)、未定义的指令

    当ARM处理器或者是系统中的协处理器认为当前指令未定义时，产生未定义的指令异常中断，可以通过改异常中断机制仿真浮点向量运算。

    (3)、软件中断

    这是一个由用户定义的中断指令(SWI)。该异常由执行SWI指令产生,可用于用户模式下的程序调用特权操作指令。在实时操作系统中可以通过该机制实现系统功能调用。

    (4)、指令与取终止（Prefech Abort)

    如果处理器预取的指令的地址不存在，或者该地址不允许当前指令访问，当被预取的指令执行时，处理器产生指令预取终止异常中断。

    (5)、数据访问终止（DATAABORT）

    如果数据访问指令的目标地址不存在，或者该地址不允许当前指令访问，处理器产生数据访问终止异常中断。

    (6)、外部中断请求(IRQ)

    当处理器的外部中断请求引脚有效，而且CPSR的寄存器的I控制位被清除时，处理器产生外部中断请求异常中断。系统中个外设通过该异常中断请求处理服务。

    (7)、快速中断请求（FIQ）

    当处理器的外部快速中断请求引脚有效，而且CPSR的F控制位被清除时，处理器产生外部中断请求异常中断。

一.CPU自动处理的过程包括如下：

1、  拷贝CPSR到SPSR_

2、  设置适当的CPSR位： 改变处理器状态进入ARM状态；改变处理器模式进入相应的异常模式；设置中断禁止位禁止相应中断。

3、  更新LR_，这个寄存器中保存的是异常返回时的链接地址

4、  设置PC到相应的异常向量

异常中断处理返回

 二. 异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：

    (1)、将所有修改过的用户寄存器从处理程序的保护栈中恢复。 

    (2)、将SPSR复制回CPSR中，将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。 

    (3)、若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。

    复位异常处理程序不需要返回。

当异常发生时，内核会跳转到向量表的相应位置，并执行当中的指令。对于每一种异常，保存的返回地址都是不一样的，一般都需要我们手动的跳转，当然调整的时机也需要我们选择，是在进入处理前跳转还是返回时调整都是需要我们程序员控制的。

三.中断处理的第一阶段（异常向量表阶段）处理。 2017/11/23 22:35

第一个阶段的主要任务是从异常发生到响应异常并且保存/恢复现场、跳转到真正的异常处理程序处。

1.查210的iROM application ，iRAM中的异常向量表起始地址为0xD0037400

各个异常对应的入口就等于异常向量表的起始地址+上图中入口的偏移地址：如下图

2.中断处理保存现场，包括：第一：设置IRQ栈；第二，保存LR；第三，保存R0～R12，

1)中断处理要注意保护现场（中断从SVC模式来，则保存SVC模式下的必要寄存器的值）和恢复现场（中断处理完成后，准备返回SVC模式前，要将保存的SVC模式下的必要寄存器的值恢复回去，不然到了SVC模式后寄存器的值乱了，SVC模式下原来正在进行的常规任务就被你搞坏了）

(2)保存现场包括：第一：设置IRQ栈；第二，保存LR；第三，保存R0～R12

(3)为什么要保存LR寄存器？要考虑中断返回的问题。中断ISR执行完后如何返回SVC模式下去接着执行原来的代码。中断返回其实取决于我们进入中断时如何保存现场。中断返回时关键的2个寄存器就是PC和CPSR。所以我们在进入IRQ模式时，应该将SVC模式下的下一句指令的地址（中断返回地址）和CPSR保存起来，将来恢复时才可以将中断返回地址给PC，将保存的CPSR给CPSR。

(4)中断返回地址就保存在LR中，而CPSR（自动）保存在（IRQ模式下的）SPSR中

四、中断处理的第二阶段处理过程

第二个阶段就是进入了真正的异常处理程序irq_handler之后，目的是识别多个中断源中究竟哪一个发生了中断，然后调用相应的中断处理程序来处理这个中断。

1.第一阶段：找到具体是哪个中断：S5PV210中因为支持的中断源很多，所以直接设计了4个中断寄存器，每个32位，每位对应一个中断源。（理论上210最多支持128个中断，实际支持不足128个，有些位是空的）；210没有子中断寄存器，每个中断源都是并列的。当中断发生时，在irq_handler中依次去查询4个中断源寄存器，看哪一个的哪一位被置1，则这个位对应的寄存器就发生了中断，即找到了中断编号。

2.第二阶段，找到对应的中断服务处理isr：2210开拓了一种全新的寻找isr的机制。210提供了很多寄存器来解决每个中断源对应isr的寻找问题，实现的效果是当发生相应中断时，硬件会自动的将相应isr推入一定的寄存器中，程序员在设置中断的时候，把这个中断的isr地址直接放入这个中断对应的VECTADDR寄存器即可。

S5PV210中断处理的主要寄存器：

VIC0INTENABLE：中断使能

VIC0INTENCLEAR：中断禁止

VIC0INTSELECT：中断选择，IRQ/FIQ

VIC0IRQSTATUS：IRQ中断状态寄存器，软件在处理中断第二阶段的第一阶段，就是靠查询这个寄存器来得到中断编号的

VIC0FIQSTATUS：FIQ中断状态寄存器

VIC0VECTADDR:中断源对应的ISR地址，中断发生第二阶段如何获取isr地址由这个寄存器自动完成，只需要拿出ISR地址，调用即可

VICnVECTPRIORITY31：中断优先级设置寄存器

VIC0ADDRESS：向量地址寄存器，当有中断发生时，硬件上会将当前中断的中断服务例程ISR地址从寄存器VICVECTADDR自动拷贝到寄存器VICDDR中

总结：S5PV210的中断体系采用如下的ISR确定策略

(1)、将128个中断源分为4组，每组的ISR组成一个数组，以中断号为数组索引。

(2)、4组ISR数组的首地址分别存放在VICVECTADDR0～VICVECTADDR3中。

绑定ISR时，只需将用户自己编写的ISR地址放入ISR数组中以中断号为索引的位置即可

五、中断处理流程(参考：http://blog.51cto.com/9291927/1787523) 2017/11/24 22:51

S5PV210中断处理流程：

1、中断处理前的准备工作

A、初始化中断控制器。

外部中断的中断控制器的初始化包括：绑定第一阶段异常向量表；外设相应GPIO引脚设置为外部中断模式、外部中断控制寄存器的初始化、中断向量控制寄存器的初始化。

内部中断的中断控制器的初始化包括：中断向量控制寄存器的初始化，

B、绑定中断源的ISR到向量中断控制器的VICnVECTADDR。

C、使能中断源中断。

问题1：如何绑定自己实现的isr到VICnVECTADDR

(1)搞清楚2个寄存器的区别：VICnVECTADDR和VICnADDR（寄存器在上面已经解释）

(1)VICVECTADDR寄存器一共有4×32个，每个中断源都有一个VECTADDR寄存器，我们应该将自己为这个中断源写的isr地址丢到这个中断源对应的VECTADDR寄存器中即可。

问题二：真正的中断处理程序如何获取isr？

(1)当发生中断时，硬件会自动把相应中断源的isr地址从VICnVECTADDR寄存器中推入VICnADDR寄存器中，所以我们第二阶段的第二阶段isr_handler中，只需要到相应的VICnADDR中去拿出isr地址，调用执行即可。

思考问题：中断处理程序与中断服务ISR的区别：？（截取的网上的资料）

中断处理程序和中断服务例程ISR是两个非常容易混淆的概念，但两者是两个不同的概念。内核中的中断处理程序与中断服务例程的关系如下图：

    每一个触发中断的中断源对应一个中断处理程序，每一个中断处理程序对应多个中断服务例程。对中断服务例程进行注册后中断服务例程就会挂在中断请求队列中。中断处理程序是中断向量的处理程序，如果多个设备共享一个中断源，中断处理程序必须要调用每个设备的中断服务例程ISR。

    在裸机中，由于每个中断源（终端编号）只有一个对应的中断向量地址寄存器VICVECTADDR，所以每一个中断处理程序只有一个中断服务例程。

2、中断处理流程

A、异常向量表跳转到IRQ入口

CPU处理常规任务时收到中断的通知，于是S5PV210根据iROM固化代码跳转到iRAM的异常向量表的IRQ异常向量地址。一般将负责保护现场、处理中断、恢复现场的汇编代码段的起始地址赋值给IRQ异常向量地址，作为处理中断的入口。

B、保护中断现场（在start.S中），然后跳入isr_handler

处理中断之前先要保护总线 现场，主要工作是：设置IRQ模式下的栈，将R0-R12，LR压栈保存（由于流水线的原因，LR一般为当前执行的指令地址加8，LR减去4就是下一条要运行指令的地址）。

C、执行中断处理程序

在isr_handler中先去搞清楚是哪个VIC中断了。查看VICnADDR寄存器是否有ISR函数地址，如果有，执行ISR。一般在中断发生之前已经绑定好ISR到VICnVECTADDR。

D、恢复现场

执行ISR后，将栈中的R0-R12，LR分别出栈R0-R12，PC，程序将根据PC的值自动跳转会到常规任务执行。

// 在这个汇编函数中，用来做中断模式下的现场保护和恢复，并且调用真正的中断处理程序

IRQ_handle:
	// 设置IRQ模式下的栈
	ldr sp, =IRQ_STACK
	// 保存LR
	// 因为ARM有流水线，所以PC的值会比真正执行的代码+8，
	sub lr, lr, #4
	// 保存r0-r12和lr到irq模式下的栈上面
	stmfd sp!, {r0-r12, lr}
	// 在此调用真正的isr来处理中断
	bl irq_handler
	// 处理完成开始恢复现场,其实就是做中断返回，关键是将r0-r12，pc，cpsr一起回复
	ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^