ARM裸机开发-中断-优快云博客

以key按键功能为例，对于中断，首先先配置GPIO1_18引脚触发方式与使能引脚中断

    // 配置按键引脚中断触发方式：下降沿触发
    GPIO1->ICR2 |= (3 << 4);      

    // 使能引脚中断
    GPIO1->IMR |= (1 << 18);

然后当按下按键后外设会产生对应的中断号99。（如下图所示，GPIO1组的16-31号引脚都为99，当产生中断号后，要查看具体引脚可通过GPIO的ISR状态寄存器查看）

产生中断号后，不仅在外设中保存，也会传给GIC控制器，在GIC中，将中断号写入IAR寄存器，再完成对应的工作之后，会通过上图的四条线路中的任意一条将中断送给ARM内核，ARM内核读取该寄存器里的中断号，确定是哪个外设引发的中断，执行中断处理函数，结束后将中断号写入EOIR寄存器，告诉GIC中断处理结束，同时外设的ISR寄存器也要记得清零。

一些细节：

首先在_reset_handler:函数中设置irq模式的中断开启，将bit7置0，

    bic r0, r0, #(1 << 7)   // irq

其次，初始化GIC

void system_interrupt_init(void)
{
    // 初始化GIC控制器
    GIC_Init(); 
}

同时，打开GIC中断

// 使能GIC中断
GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn);

然后，要找到GIC中的IAR寄存器，参考下图，当知道GIC的基地址之后，加上偏移量即可得到寄存器地址，而要找到GIC基地址，则应借助coprocessor协处理器，在Cortex-A7内部，用于协助CPU完成特定任务，在内核中有cp0-cp15一共16个协处理器，功能各不相同，平时cp15使用最多，GIC的基地址也在此处。

而cp15协处理器有c0-c15一共16个寄存器组，下图以c0寄存器组的MIDR寄存器为例

分别表示ARM架构（相当于写死），内核主版本号，汇编指令集版本号，处理器型号，主版本号

而本次中断要配置的有c1中的SCTLR寄存器

将V位置0，表示可以通过VBAR寄存器更改启动代码的默认起始地址，置1则表示，起始地址为0XFFFF 0000，且不能再被重映射。在上文链接时更改了链接的起始地址为0x8780 0000，此时，由于系统默认只会从0x00地址处开始执行异常处理函数，当产生异常时，再去原先的地址则找不到异常函数，此时应进行重映射

默认从0x00处开始，而由于此时起始地址已经变为0x8780 0000，故应进行重映射，而SCTLR寄存器就是负责此功能

要操作协处理器的寄存器数据，引入以下两条指令：

mrc：读取cp15中寄存器的数据到通用寄存器

mcr：将通用寄存器中的数据写入到cp15中寄存器

使用格式：

mrc <coproc>,<opc1>,<Rt>,<CRn>,<CRm>,<opc2>对照参考手册即可，例如：

mrc p15，0，r0，c1，c0，0意思为将cp15中SCTLR寄存器值读到R0寄存器

此外12位应置1，表示将icache打开，指令处理速率变快（dcache尽量关闭，每次操作数据，若将数据放在dcache，则会忽略对寄存器本身的读取，不利于学习）

_enable_icache:
    mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0   
    bic r0, r0, #(1 << 13)  //将cp15中SCTLR寄存器值读到R0寄存器
    orr r0, r0, #(1 << 12)
    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
    bx lr

此时只是将SCTLR配置了，此外还应配置VBAR寄存器，在c12组里

_set_vbar:
    ldr r0, =0x87800000
    mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0
    bx lr

最后在c15里的CBAR寄存器，可以读出GIC的基地址，不过可以通过Cortex-A7的固件库实现，即初始化GIC函数

inline:内联函数，本质是函数，调用内联函数前，必须有该函数的定义，编译时，内联函数会在函数调用位置被展开，类似宏，就地展开，不用跳转函数，提高函数执行效率，可在头文件中定义函数。

irq中断异常处理：

_irq_handler:
    subs lr, lr, #4    //返回地址偏移量加了4，所以先减4

    // GIC 基地址
    mrc p15, 4, r1, c15, c0, 0    //读c15的CBAR寄存器里的基地址
    add r1, r1, #0x2000    //基地址+偏移量
    ldr r0, [r1, #0x0C]    //r1再加到IAR寄存器的偏移量，将IAR里面的中断号放到r0

    stmfd sp!, {r0-r12, lr}
    stmfd sp!, {r0, r1}    //中断号还要写到EOIR，所以单独保护
	bl system_interrupt_handler //汇编调用c函数，参数小于4个时，通过r0-r3传值，所以r0的值就是中断号
    ldmfd sp!, {r0, r1}
    // 清除GIC中断标记位
    str r0, [r1, #0x10]             
    ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^

void system_interrupt_handler(int num) 
{
    if (num == GPIO1_Combined_16_31_IRQn)
    {
        if ((GPIO1->ISR & (1 << 18)) != 0)
        {
            led_nor();
        }
        GPIO1->ISR |= (1 << 18);
    }
}

最后可创建一个interrupt的.c文件，用于存放中断相关函数

typedef void (*irq_handler_t)(void);         // 函数指针类型
irq_handler_t interrupt_vector_table[160];   // 函数地址

void system_interrupt_init(void)
{
    // 初始化GIC控制器
    GIC_Init(); 
}

void system_interrupt_register(int num, irq_handler_t handler)
{
    interrupt_vector_table[num] = handler;
}

void system_interrupt_handler(int num) 
{
    if (interrupt_vector_table[num] != NULL)
    {
        interrupt_vector_table[num]();   
    }
}

在key.c中

void key_interrupt_handler(void)
{
    if ((GPIO1->ISR & (1 << 18)) != 0) 
    {
        led_nor();
        beep_nor();
    }
    GPIO1->ISR |= (1 << 18);
}    
void key_init(void)
{
    // 引脚复用功能
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18, 0);
    // 引脚电气属性
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18, 0xF0B0);
    // 按键引脚初始化
    GPIO_Type_t t = 
    {
        .direction = gpio_input
    };
    gpio_init(GPIO1, 18, &t);

    // 配置按键引脚中断触发方式：下降沿触发
    GPIO1->ICR2 |= (3 << 4);      

    // 使能引脚中断
    GPIO1->IMR |= (1 << 18);

    // 注册按键中断
    system_interrupt_register(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, key_interrupt_handler); 
    // 设置按键中断优先级
    GIC_SetPriority(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, 0);

    // GIC使能按键中断
    GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn);
}