2410 中斷過程處理分析
作者：蔡於清 [url]www.another-prj.com[/url] 在進(jìn)入正題之前，我想先把ARM920T的異常向量表（Exception Vectors）做一個(gè)簡短的介紹。：]
ARM920T 的異常向量表有兩種存放方式，一種是低端存放（從0x00000000處開始存放），另一種是高端存放（從0xfff000000處開始存放）。關(guān)於為什 麼要分兩種方式進(jìn)行存放這點(diǎn)我將在介紹MMU的文章中進(jìn)行說明,本文採用低端模式。ARM920T能處理有8個(gè)異常，他們分別是：
Reset，Undefined instruction，Software Interrupt，Abort (prefetch)，Abort (data)，Reserved，IRQ，FIQ
下面是某個(gè)採用低端模式的系統(tǒng)源碼片段： _start:
b Handle_Reset
b HandleUndef
b HandleSWI
b HandlePrefetchAbort
b HandleDataAbort
b HandleNotUsed
b HandleIRQ
b HandleFIQ
…..
…
..
other codes
… 上面這部分片段一般出現(xiàn)在一個(gè)名叫「head.s」的彙編文件裡，「b Handle_Reset」這條語句就是系統(tǒng)上電之後運(yùn)行的第一條語句。也就是說這部分代碼的二進(jìn)制碼必須位於內(nèi)存的最開始部分（這正是低端存放模式）， 因?yàn)樯想娽酑PU會(huì)從SDRAM的0x00000000處取第一條指令並執(zhí)行。 Address???? Instruct
0x00000000: b Handle_Reset
0x00000004: b HandleUndef
0x00000008: b HandleSWI
0x0000000C: b HandlePrefetchAbort
0x00000010: b HandleDataAbort
0x00000014: b HandleNotUsed
0x00000018: b HandleIRQ
0x0000001C: b HandleFIQ 上面是該程序段在系統(tǒng)上電後加載到內(nèi)存後的分佈情況，我們可以看到每條指令佔(zhàn)用了4個(gè)字節(jié)。
??? 上電後，PC指針會(huì)跳轉(zhuǎn)到Handle_Reset處開始運(yùn)行。以後系統(tǒng)每當(dāng)有異常出現(xiàn)，則CPU會(huì)根據(jù)異常號(hào)，從內(nèi)存的0x00000000處開始查表 做相應(yīng)的處理，比如系統(tǒng)觸發(fā)了一個(gè)IRQ異常，IRQ為第6號(hào)異常，則CPU將把PC指向0x00000018地址 （4*6=24=0x00000018）處運(yùn)行，該地址的指令是跳轉(zhuǎn)到「中斷異常服務(wù)例程」（HandleIRQ）處運(yùn)行。以上就是我對異常向量表的一個(gè) 簡單介紹。現(xiàn)在可以進(jìn)入我們文章的主題「中斷異常處理」，s3c2410的中斷分快中斷(FIQ)和普通中斷（IRQ）,我們討論的重點(diǎn)是普通中斷 （IRQ）。
s3c2410的中斷異常處理模塊總共由以下寄存器構(gòu)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 REGISTER）
下面我將講解每個(gè)寄存器在一個(gè)中斷處理流程中所扮演的角色：
??? SRCPND/ SUBSRCPND這兩個(gè)寄存器在功能上是相同的，它們是中斷源引腳寄存器，在一個(gè)中斷異常處理流程中，中斷信號(hào)傳進(jìn)中斷異常處理模塊後首先遇到的就是SRCPND/ SUBSRCPND,這兩個(gè)寄存器的作用是用於標(biāo)示出哪個(gè)中斷請求被觸發(fā)。SRCPND的有效位為32，SUBSRCPND 的有效位為11，它們中的每一位分別代表一個(gè)中斷源。SRCPND為主中斷源引腳寄存器，SUBSRCPND為副中斷源引腳寄存器。
這裡列舉出SRCPND的各個(gè)位信息：
每個(gè)位的初始值皆為0。假設(shè)現(xiàn)在系統(tǒng)觸發(fā)了TIMER0中斷，則第10bit將被置1，代表TIMER0中斷被觸發(fā)，該中斷請求即將被處理（若該中斷沒有被屏蔽的話）。SUBSRCPND情況與SRCPND相同，這裡就不多講了。
??? INTMOD寄存器有效位為32位，每一位與SRCPND中 各位相對應(yīng)，它的作用是指定該位相應(yīng)的中斷源處理模式（IRQ還是FIQ）。若某位為0，則該位相對應(yīng)的中斷按IRQ模式處理，為1則以FIQ模式進(jìn)行處 理，該寄存器初始化值為0x00000000,即所有中斷皆以IRQ模式進(jìn)行處理。（詳細(xì)請參考s3c2410操作手冊）。
INTMSK/ INTSUBMSK 寄存器為中斷屏蔽寄存器 ，INTMSK為主中斷屏蔽寄存器，INTSUBMSK為副中斷屏蔽寄存器。INTMSK有效位為32，INTSUBMSK有效位為11，這兩個(gè)寄存器各個(gè)位與SRCPND和SUBSRCPND分別對應(yīng)。它們的作用是決定該位相應(yīng)的中斷請求是否被處理。若某位被設(shè)置為1，則該位相對應(yīng)的中斷產(chǎn)生後將被忽略（CPU不處理該中斷請求），設(shè)置為0則對其進(jìn)行處理。這兩個(gè)寄存器初始化後的值是0xFFFFFFFF和0x7FF，既默認(rèn)情況下所有的中斷都是被屏蔽的。
到目前為止我們總共講解了SRCPND，INTMOD，INTMSK，SUBSRCPND，INTSUBMSK
五個(gè)寄存器，在繼續(xù)講解PRIORITY寄存器之前我們先來看一張圖。 先弄清楚一點(diǎn)，現(xiàn)在要討論的是一個(gè)中斷優(yōu)先級的判斷問題。為什麼會(huì)有中斷有先級的問題呢？我們知道CPU某個(gè)時(shí)刻只能對一個(gè)中斷源進(jìn)行中斷處理，如果現(xiàn)在 有3個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生了，那CPU要按什麼順序處理這個(gè)3個(gè)中斷呢？這正是引入優(yōu)先級判斷的原因所在，通過優(yōu)先級判斷，CPU可以按某種順序逐個(gè)處理中斷請 求。3sc2410的優(yōu)先級判斷分為兩級。
??? 如上圖所示，SRCPND寄存器對應(yīng)的32個(gè)中斷源總共被分為6個(gè)組，每個(gè)組由一個(gè)ARBITER（0~5）寄存器對其進(jìn)行管理。中斷必須先由所屬組的ARBITER（0~5）進(jìn)行第一次優(yōu)先級判斷（第一級判斷）後再發(fā)往ARBITER6進(jìn)行最終的判斷（第二級判斷）。ARBITER（0~5）這六個(gè)組的優(yōu)先級已經(jīng)固定，我們無法改變，也就是說由ARBITER0控制的該組中斷優(yōu)先級最高（該組產(chǎn)生的中斷進(jìn)行第一級判斷後永遠(yuǎn)會(huì)以REQ0向ARBITER6傳遞過去）其次是ARBITER1, ARBITER2, ARBITER4, ARBITER4, ARBITER5.我們能夠控制的是某個(gè)組裡面各個(gè)中斷的優(yōu)先級順序。怎麼控制？通過PRIORITY寄存器進(jìn)行控制：]
以下是PRIORITY寄存器各個(gè)位的參數(shù)表 從表上我們可以知道PRIORITY寄存器內(nèi)部各個(gè)位被分為兩種類型，一種是ARB_MODE,另一種為ARB_SEL, ARB_MODE類型有5組對應(yīng)ARBITER（2~6）（PS：此處應(yīng)更正為ARB_MODE類型有7組對應(yīng)ARBITER（0~6），在datasheet中上表還有續(xù)表，為ARB_MODE1-0），ARB_SEL類型有7組對應(yīng)ARBITER（0~6）。現(xiàn)在我將以ARBITER2為例，講解中斷組與PRIORITY寄存器中ARB_SEL, ARB_MODE之間的相互關(guān)係。
首先我們看到ARBITER2寄存器管理的該組中斷裡包括了6個(gè)中斷，分別是 INT_TIMER0，INT_TIMER1，INT_TIMER2，INT_TIMER3，INT_TIMER4，INT_UART2，她們的默認(rèn)中斷 請求號(hào)分別為REQ0，REQ1，REQ2，REQ3，REQ4，REQ5。我們先看PRIORITY寄存器中的ARB_SEL2， 該參數(shù)由兩個(gè)位組成，初始值為00。從該表可以看出00定義了一個(gè)順序 0-1-2-3-4-5 ，這個(gè)順序就是這組中斷組的優(yōu)先級排列，這個(gè)順序指明了以中斷請求號(hào)為0（REQ0）的INT_TIMER0具有最高的中斷優(yōu)先級，其次是 INT_TIMER1，INT_TIMER2…。假設(shè)現(xiàn)在ARB_SEL2的值被我們設(shè)置為01。則一個(gè)新的優(yōu)先級次序?qū)⒈皇褂?#xff0c;01對應(yīng)的優(yōu)先級次序?yàn)?-2-3-4-1-5，從中可以看出優(yōu)先級最高和最低的中斷請求和之前沒有變化，但本來處於第2優(yōu)先級的INT_TIMER1中斷現(xiàn)在變成了第5優(yōu)先級。從ARB_SEL2被 設(shè)置為00,01,10,11各個(gè)值所出現(xiàn)的情況我們可以看出，除最高和最低的優(yōu)先級不變以外，其他各個(gè)中斷的優(yōu)先級其實(shí)是在做一個(gè)旋轉(zhuǎn)排列 （rotate）。為了達(dá)到對各個(gè)中斷平等對待這一目標(biāo)，我們可以讓優(yōu)先級次序在每個(gè)中斷請求被處理完之後自動(dòng)進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，如何自動(dòng)讓它旋轉(zhuǎn)呢？我們可 以通過ARB_MODE2達(dá)到這個(gè)目的，該參數(shù)隻有1個(gè) bit，置1代表開啟對應(yīng)中斷組的優(yōu)先級次序旋轉(zhuǎn)，0則為關(guān)閉。事實(shí)上當(dāng)該位置為1之後，每處裡完某個(gè)組的一個(gè)中斷後，該組的ARB_SEL便遞增在1（達(dá)到11後恢復(fù)為00）。
??? 現(xiàn)在我們另ARB_MODE2=1，ARB_SEL2=00，則當(dāng)前ARBITER2的優(yōu)先級順序?yàn)?-1-2-3-4-5，假設(shè)現(xiàn)在該組的1號(hào)中斷請求INT_TIMER1和2號(hào)中斷請求INT_TIMER2被同時(shí)觸發(fā)，CPU根據(jù)優(yōu)先級判斷後決定先把INT_TIMER1中斷向ARBITER6進(jìn)行發(fā)送（在ARBITER6做第最終優(yōu)先級判斷），接著再向ARBITER6發(fā)送INT_TIMER2中斷。請注意，在INT_TIMER1被處理完畢後，該組中段的優(yōu)先級次序被自動(dòng)做了一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)後ARBITER2的 優(yōu)先級順序變?yōu)?-2-3-4-1-5。假設(shè)之後某個(gè)時(shí)刻該組的INT_TIMER1和INT_TIMER2又被同時(shí)觸發(fā)，則此時(shí)CPU優(yōu)先處理的會(huì)是 INT_TIMER2。若我們另ARB_MODE2=0，則改組的中斷優(yōu)先級次序在任何情況下都不做任何改變，除非我們?nèi)藶榈刂匦略O(shè)置了ARB_SEL2 的值。
??? 呼。。。好累。。。終於說完了麻煩的優(yōu)先級-_-…繼續(xù)。。。
INTPND 寄存器可能是整個(gè)中斷處理過程中我們要特別注意的一個(gè)寄存器了，他的操作比較特別，怎麼特別？請聽我慢慢道來.：]
先看一下該寄存器各位詳細(xì)功能列表 正如你所見的，INTPND寄存器與SRCPND長得一模一樣，但他們在中斷異常處理中卻扮演著不同的角色，如果說SRCPND是中斷信號(hào)進(jìn)入中斷處理模塊後所經(jīng)過的第一個(gè)場所的話，那麼INTPND則是中斷信號(hào)在中斷處理模塊裡經(jīng)歷的最後一個(gè)寄存器。它的每個(gè)位對應(yīng)一個(gè)中斷請求，若該位被置1，則表示相應(yīng)的中斷請求被觸發(fā)，描述到這裡你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它不僅和SRCPND長得一模一樣，就連功能都一樣，其實(shí)不然，他們在功能上有著重大的區(qū)別。SRCPND是中斷源引腳寄存器，某個(gè)位被置1表示相應(yīng)的中斷被觸發(fā)，但我們知道在同一時(shí)刻內(nèi)系統(tǒng)可以觸發(fā)若干個(gè)中斷，只要中斷被觸發(fā)了，SRCPND的相應(yīng)位便被置1，也就是說SRCPND在同一時(shí)刻可以有若干位同時(shí)被置1，然而INTPND則 不同，他在某一時(shí)刻只能有1個(gè)位被置1，INTPND 某個(gè)位被置1（該位對應(yīng)的中斷在所有已觸發(fā)的中斷裡具有最高優(yōu)先級且該中斷沒有被屏蔽），則表示CPU即將或已經(jīng)在對該位相應(yīng)的中斷進(jìn)行處理。於是我們可 以有一個(gè)總結(jié)：SRCPND說明了有什麼中斷被觸發(fā)了，INTPND說明了CPU即將或已經(jīng)在對某一個(gè)中斷進(jìn)行處理。
特別注意：每當(dāng)某一個(gè)中斷被處理完之後，我們必須手動(dòng)地把SRCPND/SUBSRCPND , INTPND三個(gè)寄存器中與該中斷相應(yīng)的位由1設(shè)置為0，剛才我說INTPND的操作很特別，它的特別之處就在於對當(dāng)我們要把該寄存器中某個(gè)值為1的位設(shè)置為0時(shí)，我們不是往該位置0，而是往該位置1。假設(shè)SRCPND=0x00000003，INTPND=0x00000001,該值說明當(dāng)前0號(hào)中斷和1號(hào)中斷被觸發(fā)，但當(dāng)前正在被處理的是0號(hào)中斷，處理完畢後我們應(yīng)該這樣設(shè)置INTPND和SRCPND：
SRCPND=0x00000002????????????? //位0被置為0
INTPND =0x00000001???????????? //位0被置為0（方法是往該位寫入1）
INTOFFSET寄存器的功能則很簡單，它的作用只是用於表明哪個(gè)中斷正在被處理。下面是該寄存器各位詳細(xì)功能列表 若當(dāng)前INT_TIMER0被觸發(fā)了，則該寄存器的值為10，以此類推。
??? 現(xiàn)在我把整個(gè)中斷流程用一個(gè)圖加以說明 以上這個(gè)圖清楚地說明了一個(gè)中斷異常處理流程。
??? 下面我用INT_TIMER0, INT_TIMER2和INT_UART0三個(gè)中斷完整地介紹一次中斷異常處理。首先我們得做幾個(gè)假設(shè)： 假設(shè)1：這三個(gè)中斷的屏蔽被取消。
假設(shè)2：PRIORITY寄存器中ARB_MODE2，ARB_MODE5皆為0，既不進(jìn)行優(yōu)先級的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)排序，任何時(shí)候
ARBITER2，ARBITER5控制的中斷組優(yōu)先級次序分別為0-1-2-3-4-5和1-2-3-4。
假設(shè)3：這三個(gè)中斷皆為IRQ類型。
假設(shè)4：這三個(gè)中斷同時(shí)被觸發(fā)。
INT_TIMER0,INT_TIMER2和INT_UART0三個(gè)中斷被同時(shí)觸發(fā)，此時(shí)三個(gè)中斷信號(hào)流向SRCPND寄存器，使該寄存器中的第10位，12位，28位被置為1，中斷信號(hào)繼續(xù)向前流經(jīng)INTMASK寄存器，這三個(gè)中斷都沒有被屏蔽，於是信號(hào)進(jìn)一步流經(jīng)INTMODE寄存器，這三個(gè)中斷皆為IRQ類型，故中斷信號(hào)繼續(xù)向前流向PRIORITY寄存器，經(jīng)過優(yōu)先級判斷，INT_TIMER0中斷信號(hào)使INTPND寄存器的第10位置1（INT_TIMER0優(yōu)先級最高），此時(shí)INTOFFSET寄存器的值為10，CPU轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)例程進(jìn)行處理。處理完畢後，我們的程序?qū)?strong>INTPND和SRCPND的第10置為0，至此INT_TIMER0中斷處理完畢。此時(shí)SRCPND的第12位，28位仍為1（這兩個(gè)中斷請求未被處理），故他們會(huì)繼續(xù)被CPU已剛才描述的方式進(jìn)行處理。
中斷異常處理就先講到這吧 ：]

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總結(jié)

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