I／O端口及中断控制器ppt课件

IO端口及中断控制器,1,阅读P156-P159思考以下问题,S3C2410A共有多少个中断源？多少个外部中断源？外部中断的触发方式如何设置？中断标志位在哪些寄存器里？某中断是否允许由哪个寄存器控制？中断优先级由哪个寄存器控制？中断处理的流程是什么样的？,2,中断控制器概述,S3C2410A片内的中断控制器，接收来自56个中断源的中断请求。这些中断源由S3C2410A外部中断请求引脚和片内外设提供。片内外设包括DMA控制器、UART、IIC等。在这些中断源中，UARTn的INT_ERRn、INT_RXDn和INT_TXDn经过逻辑或以后送到中断控制器，作为INT_UARTn。EINT4EINT7、EINT8EINT23经过逻辑或以后送到中断控制器，作为EINT4_7、EINT8_23。,3,中断控制器概述,当从片内外设和外部中断请求引脚接收到多个中断请求时，中断控制器经过仲裁处理后，向ARM920T内核请求FIQ或IRQ中断。仲裁处理取决于硬件优先权逻辑，并且仲裁结果写入中断挂起寄存器INTPND（interruptpendingregister）。用这种方法可以帮助用户，告知在多个中断请求源中，哪一个经过仲裁并送到ARM920T内核。,4,中断控制器概述,有了中断请求，请求源的保存可以分为两种。一种是带子请求寄存器的，如UARTn的INT_ERRn、INT_RXDn和INT_TXDn，有了中断请求，请求源要保存在子源挂起寄存器SUBSRCPND中；另一种是不带子请求寄存器的，如INT_DMA3，有了中断请求，请求源要保存在源挂起寄存器SRCPND中。对于带子请求寄存器的，还要检查中断子屏蔽寄存器INTSUBMSK是否对某一个子请求源进行了屏蔽，只有不屏蔽，才能在源挂起寄存器SRCPND中对应位置1。之后，一个或多个中断请求要判断是否被屏蔽；是IRQ模式还是FIQ模式；如果是IRQ模式还要判断多个中断请求的优先权；最后以IRQ或FIQ请求送ARM920T内核。,5,中断控制器概述,中断处理示意图。,6,中断控制器概述,外部中断EINT4EINT7、EINT8EINT23的请求，要在外部中断挂起寄存器EINTPEND中保存，检查外部中断屏蔽寄存器EINTMASK是否屏蔽，如果不屏蔽，才能送到源挂起寄存器SRCPND的对应位EINT4_7、EINT8_23。中断控制器用到的S3C2410A引脚信号有EINT0EINT23和nBATT_FLT。,7,程序状态寄存器（PSR）中的F位和I位如果ARM920TCPU中的PSR的F位被设置为1，CPU不接受来自中断控制器的快速中断请求（FastInterruptRequest，FIQ）。同样，如果I位被设置为1，CPU不接受来自中断控制器的中断请求（InterruptRequest，IRQ）。因此，通过清除PSR的F位或I位为0，同时设置中断屏蔽寄存器INTMSK的对应位为0，送到中断控制器的中断请求才能被处理。,中断控制器特殊功能寄存器,8,中断模式寄存器ARM920T有2种类型的中断模式：FIQ或IRQ，所有的中断源在中断请求时，要确定该中断源被设置成哪一种模式。中断模式寄存器INTMOD中的每1位，指示一个中断源被设置成了哪一种模式。,9,中断模式寄存器INTMOD由32位组成，它们中的每一位对应一个中断源。中断模式寄存器INTMOD地址为0 x4A000004，可读写，Reset值为0 x00000000。,10,源中断挂起寄存器S3C2410A中有两个中断挂起寄存器，一个是源挂起寄存器SRCPND，另一个是中断挂起寄存器INTPND。这两个挂起寄存器指示一个中断请求是或否被挂起（记录）。当多个中断源同时请求中断服务时，寄存器SRCPND多个对应位被设置成1。与此同时，经过仲裁处理后，寄存器INTPND中仅仅1位被自动地设置为1。如果多个中断被屏蔽，这些中断源同时请求中断服务时，寄存器SRCPND中的对应位仍被设置为1，但是不引起寄存器INTPND值的改变。当寄存器INTPND中的1位被设置为1时，如果这1位对应IRQ请求，并且PSR中的I位为0；或者这1位对应FIQ请求，并且PSR中的F位为0，就会进入相应的中断服务程序。,11,寄存器SRCPND和INTPND能被读或写，中断服务程序必须清除相应的挂起位，方法是通过写1到SRCPND的对应位，能够将该位清0。然后再写1到INTPND的对应位，能够将INTPND的对应位清0。中断挂起寄存器（interruptpendingregister），也译作中断未决寄存器。,12,源挂起寄存器SRCPND由32位组成，其中每1位与1个中断源相对应。源挂起寄存器SRCPND地址为0 x4A000000，可读写，Reset值为0 x00000000。,13,子源挂起寄存器子源挂起寄存器（subsourcependingregister）SUBSRCPND中的每1位，指示对应的子中断源有无中断请求。子源挂起寄存器SUBSRCPND地址为0 x4A000018，可读写，Reset值为0 x00000000。,14,中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器INTMSK中的某1位被设置为1，指示对应的中断已经被屏蔽（禁止）。如果寄存器INTMSK中的某1位为0，这1位对应的中断源产生的中断请求，通常将被服务。如果寄存器INTMSK中的某1位为1，并且该位对应的中断源产生了中断请求，源挂起寄存器SRCPND中对应的源挂起位将被置1。,15,中断屏蔽寄存器INTMSK由32位组成，它们中的每1位对应1个中断源。中断屏蔽寄存器INTMSK地址为0 x4A000008，可读写，Reset值为0 xFFFFFFFF，具体含义见表7-42。,16,5.优先权寄存器优先权寄存器PRIORITY，地址为0 x4A00000C，可读写，Reset值为0 x7F。,17,中断优先权产生模块用于32个中断请求的优先权逻辑由7个仲裁器（arbiter）组成，其中6个为第一级仲裁器，一个为第二级仲裁器，如图所示。在图中，每个仲裁器，根据优先权寄存器PRIORITY中的1位仲裁模式控制（ARB_MODE）和2位选择控制信号（ARB_SEL）中的值，以如下方式，处理连接在仲裁器上的6个中断请求.,18,19,6中断挂起寄存器中断挂起寄存器INTPND地址为0 x4A000010，可读写，Reset值为0 x00000000。,20,中断程序举例,【例】对于某公司生产的S3C2410X开发板，假设4个开关分别连接到S3C2410X（S3C2410X与S3C2410A功能完全相同）芯片的GPF0/GPF2/GPG3/GPG114个引脚，这4个引脚设置为中断请求引脚，与中断请求和中断处理相关的内容有：中断初始化中断初始化函数中与本例对应的C语言代码如下：,21,rGPFCON|=20|24;/设置GPF0、GPF2为EINT0、EINT2功能rGPGCON|=26|222;/设置GPG3、GPG11为EINT11、EINT19功能rINTMOD=0;/中断模式寄存器设置为0，所有中断均为IRQ类型rEXTINT0|=40|48;/设置EINT0、EINT2上升沿触发rEXTINT1|=412;/设置EINT11上升沿触发rEXTINT2|=412;/设置EINT19上升沿触发rEINTMASK/EINT0、EINT2、EINT8_23对应屏蔽位置0，允许服务/假定中断优先权寄存器的值使用已经设定过的值，/此处不再设置,22,中断请求一旦这4个中断请求引脚出现一个或多个中断请求，则：如果EINT0或EINT2有请求，源挂起寄存器SRCPND0或SRCPND2被自动置1；如果EINT11或EINT19有请求，外部中断挂起寄存器EINTPEND11或EINTPEND19被自动置1，并且源挂起寄存器SRCPND5被自动置1；由于这些中断都没有被屏蔽，经过优先权仲裁器，优先权最高的中断请求，在中断挂起寄存器INTPND中的对应位被置1，中断偏移寄存器INTOFFSET中自动被设置相应的偏移量；作为IRQ请求送ARM920T内核；ARM920TCPU的当前程序状态寄存器CPSR中如果I位为0时，表示允许IRQ中断，当前正在执行的指令执行结束后，CPU响应IRQ请求。,23,中断响应在中断响应过程，ARM920TCPU自动完成以下操作：将PC的值，保存到IRQ方式下的连接寄存器LR中，返回时用；将当前程序状态寄存器CPSR内容保存到IRQ方式下的保留程序状态寄存器SPSR中；强制设置程序状态寄存器的方式位CPSR4:0为10010，系统进入IRQ方式；强制设置程序状态寄存器的T状态位CPSR5为0，系统进入ARM状态；强制设置程序状态寄存器的IRQ禁止位CPSR7为1，禁止CPU再次响应IRQ请求；通常（没采用高向量地址配置）将IRQ异常入口地址0 x00000018送程序计数器PC。此后程序从0 x00000018处执行，分支到IRQ中断服务程序。,24,发生异常后，异常入口地址及这些地址中存放的指令见表，表中对应IRQ的入口地址0 x00000018内，存放的是分支指令BHandlerIRQ，HandlerIRQ通常是IRQ中断服务程序的入口地址。然而，由于表中分支指令B的分支范围为32MB，当中断服务程序在内存中保存后，如果首地址离异常入口地址较远，超过32MB时，需要增加一段代码。这段代码应该与异常入口地址较近，并且能够分支到异常（中断）服务程序。例如对于中断请求IRQ，有以下代码：,25,HandlerIRQ;标号，程序入口，;由0 x00000018中BHandlerIRQ;指令分支到此处SUBSP,SP,#4;修改栈指针，在栈顶留出4;字节空间，后续指令;STRR0,SP,#4将R0内容填入STMFDSP!,R0;保存工作寄存器R0内容LDRR0,=HandleIRQ;取出保存HandleIRQ异常向量的表地址LDRR0,R0;表地址的内容，即HandleIRQ地址，送R0STRR0,SP,#4;R0的值，即HandleIRQ地址，存堆栈LDMFDSP!,R0,PC;恢复工作寄存器R0内容；出栈;HandleIRQ地址到PC，实现分支,26,上述代码中的HandleIRQ是IRQ中断服务程序的入口地址，各异常（中断）服务程序的入口地址在异常向量表中已经定义。,27,;异常向量表HandleReset#4;Reset异常服务程序入口地址，占4字节HandleUndef#4HandleSWI#4HandlePabort#4HandleDabort#4HandleReserved#4HandleIRQ#4;IRQ中断服务程序入口地址，占4字节HandleFIQ#4,28,中断向量表进入IRQ中断服务程序后，要区分是哪个中断源提出了请求，并且应该转到对应的服务程序。中断挂起寄存器INTPND的32位对应的32个中断源，有32段服务程序与之相对应。用32段服务程序中每段程序的起始地址，可以建立一个表，称为中断向量表。中断向量表如下：,29,;中断向量表HandleEINT0#4;HandleEINT0是EINT0中断源;对应的程序入口地址，长度为4字节HandleEINT1#4HandleEINT2#4HandleEINT3#4HandleEINT4_7#4;HandleEINT4_7是;EINT4EINT7中断源对应的程序入口地址，;进入该程序，还要根据外部中断挂起寄存器;EINTPEND区分4个中断源中哪一个提出了;中断请求HandleINT_ADC#4,30,IRQ中断服务程序在IRQ中断服务程序中，要根据中断偏移寄存器值并结合中断向量表，转到中断请求对应的服务程序，部分汇编语言程序如下：,31,IsrIRQ;标号SUBSP,SP,#4;修改栈指针，在栈顶留出4字节空间STMFDSP!R8-R9;保存R8，R9LDRR9,=INTOFFSET