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[单片机资料] 三星S3C44B0之中断模式详解

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[LV.8]指点江湖

发表于 2018-9-13 22:18:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
对于各种中断源的响应,S3C44B0有两种中断模式:向量中断模式和非向量中断模式,这就导致在软件处理上,可以很灵活的处理中断请求。一般来说做如下处理:

      如果系统采用的ROM定位在地址0X00,则中断向量标应该包含一系列分支语句,跳转到相应的中断处理程序(这也是S3C44B0所支持的模式)
      如果ROM定位到别的地址处,向量必须由初始化代码进行动态定位。
一般把这部分功能放在Bootloader中处理,对于这一点来说初学者很容易搞混,下面就详细解释中断处理的几种实现方式。

一、中断处理的实现方式
1、向量中断模式(也叫矢量中断模式)(IRQ支持,FIQ不支持)

      为了缩短中断模式在进入所需的服务前所需要的中断响应时间,S3C44B0提供了一种新的中断模式——矢量中断模式。当多重中断源请求中断时,硬件优先级逻辑会判断哪一个中断将会被执行,同时,硬件逻辑自动执行由0x18地址到各个中断源向量地址的跳转指令,然后再由中断源向量进入相应的中断处理程序。简单的说,每个中断源对应一个内存地址,只要在对应的地址上设置一条到中断服务程序的跳转指令,CPU自动跳转到响应的中断处理函数。和原来的软件实现方式相比,这种方式可显著缩短中断响应时间。

    当系统发生IRQ中断时候,cpu的PC会读取位于0x18处的IRQ中断指令(也就是说跳到地址0x18处去执行指令),然后CPU自动读取对应于该中断源确定地址上的指令取代0x18处的指令(这个过程是由系统自动完成的,不需要用户编程),通过跳转指令,系统就直接跳转到对应地址,这样节省了中断处理时间,提高中断处理速度。——通俗点说,如果采用了向量中断模式,一旦发生中断,CPU就会跳到相应的地址来执行指令。例如ADC中断的向量地址为0xC0,一旦发生ADC中断,PC就先跳到了地址0x18再跳到0xC0上来执行命令,但对于用户来说,就跟一发生中断就直接跳到了0xC0上没有区别,这个先跳到0x18的过程可以忽略不计,由系统自动完成。如果在0xC0处放如下代码: ldr  PC , =HandlerADC ,当ADC中断产生的时候系统会自动跳转到HandlerADC函数中。

2、非向量中断模式

    这种模式处理方式是一种传统的中断处理方法,当系统产生中断的时候,系统将interrupt pending寄存器中对应标志位置位(当然向量中断模式也有这步发生),然后跳转到地址0x18处。用户需要在地址0x18处写一个统一中断函数,该函数通过读取interrupt pending寄存器中对应标志位,来判断中断源,并根据优先级关系再跳到对应中断源的处理代码中。

      在非向量中断模式下,有两种方式可以使PC指向相应的中断处理程序。
      第一种方法,可以通过对I_ISPR/F_ISPR寄存器的分析判断出中断的类型,然后再把PC指向相应的中断处理程序。其中HandlerXXX实际上是一段跳转程序,运行这段程序将把HandleXXX指向的内容值赋给PC。由于HandleXXX所对应的地址中,存放的是每个相应的ISR的起始地址,这样就完成了向特定ISR的调转。这些ISR地址存放在HandleXXX指向的表项中,该表一般定位在RAM高端,基地址为ISR_STARTADDRESS。
      第二种方法,对于IRQ处理程序可以通过对I_CMST寄存器的分析来判断中断源的类型,然后再把PC指向相应当中断处理程序。
      之所以被称为向量中断模式,是因为它不需要用程序判断中断源,通过硬件实现直接跳转到相应ISR。而非向量中断必须在中断服务程序中判断中断来源,进而跳转到不同的处理程序。
      在非向量中断模式下,中断响应流程如下:
      1、通常情况下,CPU内核收到来自中断控制器的IRQ中断请求,会在0x00000018处执行一条指令,在从0x00000018处取指令时,中断控制器会在数据总线上加载分支指令。这些分支指令使程序计数器能够对应到每一个中断源的向量地址。所以,一般会在从0x00处到0xA0处放置跳转指令,跳转到HandlerXXX处。

      2、HandlerXXX处一般放置汇编下面的一段中断处理宏(一般定义为HANDLER),入口是跳转地址,
      主要流程:
              栈空间递减保存跳转地址
              保存工作寄存器R0到栈
              载入中断入口地址所在位置到R0
              载入中断入口地址到R0
              保存中断入口地址到栈

二、向量中断模式的启动代码分析及编程。

1、中断向量模式中,具体实现如下:

中断服务入口地址处,写入一个调用宏的指令(类似于子程序),这个宏是一个“加载程序”,把中断服务的首地址装载于pc中。具体调用一个框图来表示,结合以下的程序理解,接下来还有一个针对框图的具体的讲解。以ADC中断为例子:

①启动代码44binit.s定义了一个宏:$HandlerLabel HANDLER。

②启动代码44binit.s把“ldr  PC , =Handler***”装入了对应的地址中(在0x0为首的一系列地址中),例如“ldr PC , =HandlerADC”这条指令被装入了0x000000c0地址中。

③启动代码44binit.s开辟了一些在SDRAM(>0x0c000000)上的以_ISR_STARTADDRESS(我的板子程序定义为0x0c7fff00)为基址的一些地址中,每个地址用一个标号表示,用于存放中断服务程序的地址。例如,“HandleADC   #   4” ,可以HandleADC认为是_ISR_STARTADDRESS+0x20的这个地址的标号。详见代码。

④在main.c包含的头文件44b.H中,对于“_ISR_STARTADDRESS+0x20”有如下定义,#define  pISR_ADC  (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20)),pISR_ADC这是一个指针,在上一个步骤中,开辟出来空间就是给这个指针用的。

⑤ 在main.C或者其他的c文件里,包含44b.H这个头文件的前提下,可以编写一个中断处理函数,void __IRQISR_ADC(){……},然后再加入语句pISR_ADC=(unsignde)ISR_ADC,这样就把ISR_ADC()这个函数的地址写入了_ISR_STARTADDRESS+0x20)这个地址中。值得注意的是,是地址被写入了地址。

⑥ADC中断发生,PC跳转到执行0x 000000C0处。

⑦CPU执行存放在地址0x000000C0上的“ldr  PC , =HandlerADC”这条指令。

⑧PC再跳至执行宏指令“HandlerADC  HANDLER  HandleADC”,此宏指令(实质上就是一个子程序)执行完的结果,就是把(_ISR_STARTADDRESS+0x20)这个地址上存放的子程序ISR_ADC()地址给PC,PC就执行ISR_ADC()。

⑨执行完毕,返回。



注:(1)步骤①②③在出现在44binit.s,详见我的启动代码中的注释。

    (2)_ISR_STARTADDRESS的定义在option.inc中:_ISR_STARTADDRESS   EQU   0xc7fff00

    (3)步骤④在44b.H中定义:#define  pISR_ADC     (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20))

(4)在main.C或者其他的c文件里,写入:

void __IRQ ISR_ADC(){……}和pISR_ADC=(unsignde)ISR_ADC

    (5)必须加入在中断服务程序中__IRQ,以高速编译器这个是一个中断服务程序,这样编译器会在编译时候加上返回用户模式的代码,以实现中断后程序的自动返还。

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