中断控制器工作原理与程式设计.ppt

第七章 中斷控制器工作原理與程式設計,Ping-Liang Lai (賴秉樑),中斷控制器工作原理,中斷向量表,中斷控制器工作原理,中斷基本概念與特性 S3C4510B支援多達21個中斷源，且中斷請求可由內部功能模組或外部引腳信號產生 兩種類型的中斷 正常中斷請求(Normal Interrupt Request, IRQ) 快速中斷請求(Fast Interrupt Request, FIQ) 每個中斷源都有一個中斷懸置位元( Interrupt Pending Bit) 由四個暫存器來控制中斷的產生以及中斷進行處理 中斷優先順序暫存器 (Interrupt Priority Register) 中斷模式暫存器 (Interrupt Mode Register) 中斷懸置暫存器 (Interrupt Pending Register) 中斷遮罩暫存器(Interrupt Mask Register),中斷控制器工作原理,中斷優先順序暫存器 (Interrupt Priority Register) 每一個中斷源的索引號寫入一個預定義的中斷優先順序暫存器，以獲得特定的優先順序。 中斷優先順序預定義為020,中斷控制器工作原理,中斷優先順序暫存器 (Interrupt Priority Register),中斷控制器工作原理,中斷優先順序暫存器 (Interrupt Priority Register),中斷控制器工作原理,中斷模式暫存器 (Interrupt Mode Register) INTMOD會透過對每一位元的設定來決定每一種中斷是按照快速中斷(FIQ)還是按照正常中斷(IRQ)加以回應 20:0中斷模式位元元， 當中斷模式位元元被置為 “1”： FIQ方式處理中斷 “0”： IRQ方式處理中斷,中斷控制器工作原理,中斷懸置暫存器 (Interrupt Pending Register) INTPND是用來保持每一個中斷源的中斷懸置位元 指示中斷請求是否處於懸置狀態(未處理)。 如果中斷懸置位元被設定的話，則中斷懸狀態會一直保存著，直到CPU透過寫入 1 到中斷懸置暫存器的相對應位元來加以清除 (注意，是寫 1 來清除，而不是寫 0 ) 當中斷懸置位元被設定時，無論中斷遮罩暫存器是否為 0，中斷服務程式都會開始執行。,中斷控制器工作原理,在中斷服務程式中，必須透過向中斷懸置暫存器的相對應位元寫入 1 來清除中斷懸置旗標，以避免由於同一個中斷懸置位元導致了中斷服務程式的反覆執行。,中斷控制器工作原理,中斷遮罩暫存器(Interrupt Mask Register) 當中斷遮罩位元被置為 1 時，對應的中斷請求不能被CPU回應，當中斷遮罩位元為 0 時，中斷請求會被回應 全局遮罩位（位元21）為 1時，所有的中斷請求都不能被回應，但只要中斷請求產生，對應的中斷懸置位元會被設定為1，當全域遮罩位元被清除時，中斷請求會得到回應。 當有中斷請定產生時，對應的中斷懸置位元會被設定為 1 ，且在整體中斷遮罩位元和對應的中斷遮罩位元為 0時，中斷請求就會被加以回應,計時器工作原理,S3C4510B提供兩個32位元的計時器T0和T1 可工作在間隔模式（Interval Mode）或觸發模式（Toggle Mode），對應的信號輸出為 TOUT0 和 TOUT1。 間隔模式（Interval Mode） 當計時器計數溢位時產生一個脈衝輸出，該脈衝輸出產生定時中斷請求，同時從計時器配置輸出接腳（TOUTn）Pin196、Pin199輸出。 接腳的輸出脈衝頻率可按下式計算： fOUT = fMCLK/計時器的數據值 ; fMCLK = 50MHz 觸發模式（Toggle Mode） 計時器的輸出電位會持續到下一次的計數溢位時觸發產生翻轉 發生計時器計數溢位時，會產生計時器中斷請求，同時由配置接腳輸出電位狀態。 計時器輸出接腳輸出工作週期為50的Clock信號。 接腳的輸出脈衝頻率可按下式計算： fOUT = fMCLK/（2計時器的數據值）,計時器工作原理,計時器輸出信號時序,計時器工作原理,計時器的工作描述 當致能計數器時，會向計數器的計數暫存器填入一個資料值，然後計數暫存器開始遞減。 當計時器計數溢位時，會產生相對應的中斷請求，同時重新填入原來的資料值並開始加以遞減。 在禁用計時器的情況下，可以向計時器的暫存器寫入一個新的資料 如果計時器在執行時暫停，且原來的資料值不會被自動重新填入。,計時器工作原理,通過設置計時器控制暫存器TCON中的控制位元可以禁止或致能T0和T1。 計時器模式暫存器 (Timer Mode Register, TMOD) TMOD是用於控制兩個32位元計時器的操作。 0計時器0致能(TE0) 1計時器模式選擇(TMD0) 0 = 禁止計時器0 0 = 間隔模式 1 = 致能計時器0 1 = 觸發模式,計時器工作原理,2計時器0初始化TOUT0的值(TCLR0) 0 = 在觸發模式下，初始化TOUT0為0 1 = 在觸發模式下，初始化TOUT0為1 3計時器1致能（TE1） 0 = 禁用計時器1 1 = 致能計時器1 4計時器1模式選擇（TMD1） 0 = 間隔模式 1 = 觸發模式 5計時器1初始化TOUT1的值（TCLR1） 0 = 在觸發模式下初始化TOUT1為0 1 = 在觸發模式下初始化TOUT1為1,計時器工作原理,計時器資料暫存器(Timer Data Registers，TDATA0，TDATA1)： 其值決定計時器的計數溢位時間的長短。 該時間的計算公式為： （計時器資料1）個Clock週期 31：0計時器0或計時器1 的數據值,計時器工作原理,計時器計數暫存器（Timer Count Register）： 保存計時器0或計時器1在正常工作情況下的當前計數值 31：0計時器0或計時器1 的計數值,計時器工作原理,計時器的工作過程描述 當致能計數器時，向計數器的計數暫存器寫入資料值，然後計數暫存器開始遞減。 計時器計數溢位產生相應的中斷請求，同時重新裝入原來的資料值並開始遞減。 在禁用計時器的情況下，可以向計時器的暫存器寫入一個新的資料。 如果計時器在執行時暫停，原來的資料值不會被自動重新裝入。 中斷控制器的工作過程描述 當中斷遮罩暫存器的整體遮罩位元與相對應的中斷遮罩位元清除為0時，對應的中斷請求被打開 當中斷條件發生時，PC指標會跳躍到例外事件處理程式中，執行相對應的操作,程式設計原理,一般中斷服務常式可以由三種方式來建立 跳躍指令 程式計數器傳輸指令 使用C語言建立中斷向量表 跳躍指令 使用跳躍指令設計中斷向量表是比較簡單的方式，但跳躍空間只有32M位內 B Reset_Handler B Underfined_Handler B SWI_Handler B Prefetch_Handler B Abort_Handler NOP B IRQ_Handler B FIQ_Handler,程式設計原理,程式計數器傳輸指令 此一方式主要是將程式計數器直接指到中斷服務常式的位址。 LDR PC, Reset_Addr LDR PC, Undefined_Addr LDR PC, SWI_Addr LDR PC, Prefetch_Addr LDR PC, Abort_Addr NOP LDR PC, IRQ_Addr LDR PC, FIQ_Addr Reset_Addr DCD Reset_Handler Underfined_Addr DCD Undefined_Addr SWI_Addr DCD SWI_Addr Prefetch_Addr DCD Prefetch_Addr Abort_Addr DCD Abort_Addr DCD 0 IRQ_Addr DCD IRQ_Addr FIQ_Addr DCD FIQ_Addr,DCD P4-7,程式設計原理,使用C語言建立中斷向量表 由MAIN主函式中直接加入中斷向量表的建立。 使用跳躍指令的方法如下所列： 取得中斷服務常式的位址。 將這位址減去相對應的向量。 為了允許執行預先存取的工作，需先減去0x8(2個字元組，8個位元組) 將所得的結果向右偏移一個字元組，而不是作一個位元組的偏移。 測試最高的8位元是已被清除的，如此可確定結果值只有24位元長度(這是因為跳躍指令限制了偏移值) 與0xEA000000(此為跳躍指令的指令運算碼)做OR邏輯運算，以產生在向量中所要放置的數值。,unsigned Install_Handle(unsigned routine, unsigned *vector) unsigned vec, oldvect; vec = ( routine-(unsigned)vector-0x8) 2); vec = 0xea000000 | vec; oldvect = *vector; *vector = vec; return (oldvect); ,程式設計原理,使用程式計數器(PC)傳輸指令的方法如下 取得包含例外事件處理器位址(中斷服務常式的位址)的字元組位址。 將這位址減去相對向量的位址。 允許預先存取，所以需先減去0x8. 檢查結果值是否以12位元來表示。 與0x59FF000做OR邏輯運算(此為程式計數器傳輸指令的指令碼，LDR pc,pc,#offset)來產生替換向量的數值。 將中斷服務常式的位址放到儲存的區域。 unsigned Install_Handle(unsigned location, unsigned *vector) unsigned vec, oldvect; vec = ( (unsigned)location - (unsigned)vector - 0x8 ) | 0xe59ff000; oldvect = *vector; *vector = vec; return (oldvect); ,實驗內容,編寫一個計時器定時中斷程式，並實現用計時器中斷的方式來測試實驗系統中GPIO模組的指示燈作定時的閃爍。 在實驗器上，下載並執行計時器中斷程式，並設定如何實現精確的定時。 參考程式碼在光碟中,INIT.S 程式碼,GET mem.a GET casia1.a IMPORT C_Entry CODE32 AREA Init,CODE,READONLY ENTRY B Reset_Handler B . B . B . B . NOP B . B .,Reset_Handler LDR r0, =0x3FF0000 LDR r1, =0xE7FFFFA0 ;Start_addr = 0x3FE00000 STR r1, r0 ;8K SRAM ;* ;除能所有的中斷 ;* LDR R2,=0x3fffff LDR R3,=0x3ff4008 ; INTMSK 中斷遮罩暫存器 STR R2,R3,INIT.S 程式碼,;* ;對於不同的處理器模式啟始化系統的堆疊 ;* MRS R0,CPSR BIC R0,R0,#MODE_MASK ORR R0,R0,#SUP_MODE ORR R0,R0,#IBit ORR R0,R0,#FBit MSR CPSR_cf,R0 ,;* ;計時器設定 ;* LDR R1,=0x3FF6000 ; TMOD 計時器模式暫式器 LDR R0,= 計數 0x400000 次產生中斷 STR R0,R1,INIT.S 程式碼,;* ;對所有的IRQ中斷源去掉遮罩 ;* LDR R1,=INTMOD ; 設定INTMOD為0，按IRQ方式處理中斷 LDR R0,=&0 STR R0,R1 BL C_Entry B . END,MAIN.c 程式碼,#include “s3c4510b_add.h“ unsigned Install_Handle(unsigned routine,unsigned *vector); void _irq IRQHandler(void); void C_Entry(void) unsigned *irqvec=(unsigned*)0x18; / IRQ 例外事件向量 IOPMOD=0xff; / 將所有的埠置為輸出模式 Install_Handle(unsigned)IRQHandler,irqvec); / 設定例外事件入口點 INTMSK=0x1ffbff; / 設定INTMSK為0x1FFbFF值，計時器0中斷遮罩為0 while(1); / 無窮迴圈，等待Timer中斷產生 ,MAIN.c 程式碼,void _irq IRQHandler(void) INTPND=INTPND|0x400; /清除中斷懸置位元 switch(IOPDATA ,MAIN.c 程式碼,unsigned Install_Handle(unsigned routine,unsigned *vector) unsigned vec,oldvect; vec=(routine-(unsigned)vector-0x8)2); / vec=0xea000000|vec; oldvect=*vector; *vector=vec; return(oldvect); ,Arm Debugger,載入映像檔案進行除錯,Arm Debugger,按F10單步執行程式或點工作列上的圖示,觀察計時器設定的方式,Arm Debugger,設定 TMOD ( 計