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ARM裸机开发：中断与GIC详解

最新推荐文章于 2025-11-23 20:39:20 发布

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#arm开发 #中断 #中断控制器 #协处理器

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一、铺垫引入中断 → 按键

1、概要：

实现按键控制发光二极管和蜂鸣器

输入类型的外设：按键（key）

2、参考手册内容完成配置过程

（1）key 按键原理图

（2）core 内核中命名 -- UART1 CTS

（3）复用功能设置

（4）电气特性配置

一般顺序：12 - -> 13 - -> 14-15

阻值不明确时通常选择10K，如若没有选择阻值相近于10k的（所以选择22k的[11]）

1）上拉电阻

2）速率

3）综合

（5）引脚方向配置

GPIO1->GDIR &= ~(1 << 18); //仅需要将GPIO的第18号引脚置1

3、代码实现

4、实验现象

能够实现按下按键是，蜂鸣器响应，led亮。但是会出现按下按有时无法立刻响应，是由于现有模式是轮询模式，cpu无法在按键按下时就立刻进行响应，也许在你按下按键时刻，cpu正在别的地方检测，所以会出现延时性。

由此引出，引入中断。当按下按键时刻，能够立刻响应。中断：cpu在轮询中有更为紧要的事情打断，保护现场，去执行中断任务，当执行完毕后，回到现场，恢复形成继续进行刚刚被打断前的任务。

二、中断的引入

1、概念

中断：CPU能打断当前正在进行的工作，去处理更为紧急的任务，并且在处理完中断任务后，能回到原先的地方继续工作

2、流程

（1）中断源发出中断请求。

（2）CPU检查是否响应中断以及该终端是否被屏蔽。

（3）检查当前产生的中断的中断优先级。

（4）保护现场

（5）执行中断服务函数

（6）恢复现场

3、流程图

由下图可知：想要实现中断还需要GIC控制器作为中间桥梁进行传递（秘书处）

（1）中断基本流程

（2）三类分发器 SGI、PPI、SPI

4、中断控制器GIC

（1）概念

ARM处理器中管理中断的硬件模块，负责接收外设中断请求（IRQ），根据优先级、目标核和安全属性分发到CPU核心；

（2）类型

SGI（Software Generated Interrupt）：核间通信中断（ID0-15），通过写寄存器，触发由软件触发引起的中断，通过向寄存器GICD_SGIR 写入数据来触发，系统会使用 SGI 中断来完成多核之间的通信

PPI（Private Peripheral Interrupt）：核私有中断（ID16-31），如定时器中断，我们说了 GIC 是支持多核的，每个核肯定有自己独有的中断。这些独有的中断肯定是要指定的核心处理，因此这些中断就叫做私有中断

SPI（Shared Peripheral Interrupt）：共享外设中断（ID32-1019），如GPIO、UART中断，(注意！不是 SPI 总线那个中断)，这类中断泛指所有的

（3）功能

中断触发、优先级仲裁、CPU响应、中断完成

5、协处理器：cp0 - cp15

内核中的用到的ARM Cortex-A7内核GIC（通用中断控制器）的关键寄存器

C_IAR

全称：Interrupt Acknowledge Register（中断应答寄存器）
功能：读取时返回当前最高优先级的中断ID，表示处理器已接受该中断
访问权限：只读（__IM）
偏移地址：0x200C

C_EOIR

全称：End Of Interrupt Register（中断结束寄存器）
功能：写入中断ID以通知GIC中断处理完成
访问权限：只写（__OM）
偏移地址：0x2010

无法直接知道基地址，引入协处理器
GIC的地址保存在协处理器的cp15中