Nios II中断简述及中断调试技巧.doc

Nios II中断简述及中断调试技巧一、Nios II中断简述 Nios II 的中断处理方式带有典型的RISC处理器的特征，所有的中断处理都从同一入口进入，然后由软件加以分配。负责分配工作的软件叫系统ISR，它是由开发系统提供的，自动的连接到可执行程序上。系统ISR维护着一个中断向量表，表中的每一项代表着一个专项处理程序的入口。所有的专项处理程序都是由用户定义然后注册到中断向量表中的，叫做用户ISR。系统ISR的入口地址是在SOPC_Builder中定义的，叫Exception Address。和中断有关的CPU寄存器有：ctl0、ctl1、ctl3、ctl4。Ctl0 是程序状态字，它的bit0位是全局中断允许位，1代表允许，0代表禁止。Ctl1是程序状字的堆栈，当发生中断时，由它保留一个程序状态字的备份。 Ctl3是中断允许寄存器，其中每一位控制着一个中断源，1代表允许，0代表禁止，共计32位。Ctl4是中断申请寄存器，每一位对应着一个中断源的中断请求，1代表有中断，0代表没有计32位。NiosII的中断处理过程是这样的：1. 拷贝一份程序状态字到ctl1；2. 清除全局中断允许位PIE，禁止中断；3. 将下一条将执行的指令的地址存入R29，以便中断返回之用；4. 跳转到中断入口地址，进入系统ISR；5. 系统ISR保护现场；6. 系统ISR检测ctl1的PIE位，如为0则进入软中断处理程序从11继续，否则由7继续；7. 系统ISR检测Ctl4，如果有中断申请，则转到硬中断处理和序，否则进入软中断处理程序；8. 硬中断处理程序将检测中断申请号，并检索中断向量表，跳转到用户中断处理程序；9. 用户中断处理程序做出具体的处理，最后返回系统ISR；10. 系统ISR恢复现场，并返回；11. 软中断处理程序进行陷井指令、模拟指令判断，并做相应处理，然后返回系统ISR；12. 系统ISR恢复现场并返回；软中断处理程序是用来处理由软件发起的中断事件的，包括调试指令引起的中断及未定义指令引起的中断。目前未定义指令的处理主要为乘、除法运算指令的处理，不支持用自定义的操作码，除用户自己修改系统程序。如果软中断处理程序遇到了一个不识别的操作码，将返回一个不确定的结果。与用户编程相关API函数有：1、 alt_irq_register();alt_irq_register()是向系统ISR注册用户ISR的API函数。其原形为： int alt_irq_register( alt_u32 id,void *context,void (* isr)(void *, alt_u32) id 代表被服务的中断向量号； context 是运行参数指针，将来作为第一个参数传给用户ISR； Isr 是一个函数指针，指向用户ISR入口；如果注册成功，函数返回0,并允许全局中断及被服务中断；不成功返回非0值。2、 alt_irq_disable();Alt_irq_disable()用来禁止某个中断服务。原形为： Int alt_irq_disable(alt_u32 id) Id 为对应的中断号； 返回值为0;3、 alt_irq_enble();alt_irq_enable()与alt_irq_disable()对应，用来开启某个中断服务。原形为： int alt_irq_enable(alt_u32 id)4、 alt_irq_disable_all();alt_irq_disable_all()用于关闭全局中断，原形为： alt_irq_context alt_irq_disable_all(void) 返回值为中断控制寄存器的值。5、 alt_irq_enable_all();Alt_irq_enable_all()用于开启全局中断，原形为： void alt_irq_enable_all( alt_irq_context context) context 代表中断控制寄存器的值。用户定义的用户ISR程序要符合统一的原形定义，即： void isr(void * context, alt_u32 id)函数名没特别的要求，与一般函数一样。入口参数与返回值要严格按标准形式定义，否则系统ISR将不能正确的对其调用。二、中断调试技巧 中断由3个寄存器控制status、ienable、ipending，status寄存器的最低位为PIE，表示中断使能位，PIE位为0时，禁止外部中断；PIE位为1时，允许外部中断，但中断是否有效还取决与ienable寄存器的值。ienable寄存器为32位，它的每一个位对应一个外部中断源的使能位。若第n位为1，表示相应输入信号irqn可以发起中断请求，若为0，则表示外部中断被禁止。ipending寄存器表示处理器正在处理的中断，若第n位为1，则表示相应输入的irqn有效。一般你的中断不正常的时候，你首先检查这几个寄存器，确定总中断控制位打开了，ienable对应位打开了，ipending寄存器可以确定哪个中断发生了。还有一个非常重要的数组，也就是中断向量表，你们观察一下全局变量alt_irq，在调试模式下,把alt_irq找出来观察。DMA中断优先级设的是2，把alt_irq2再展开这个信息很重要， alt_irq就是中断向量表，有32个元素,每个对应一个中断优先级，中断注册成功的话,就会往中断向量表写入ISR和context，里的是中断函数，就像