S5PV210的中断处理机制详解

Posted 2022-10-05 正在起飞的蜗牛

1、ARM的中断机制介绍

参考博客：《ARM架构的中断机制详解(S5PV210芯片)》；

2、S5PV210芯片的中断处理过程

2.1、中断处理第一阶段

S5PV210芯片的中断处理第一阶段就是异常向量表的跳转，并没有任何特别，看上面的参考博客即可；

2.2、中断处理第二阶段

(1)找到发生的对应中断源：芯片支持不止一个中断，当发生中断时首先要区分出是哪个中断源发生了中断。S5PV210芯片有4个中断状态寄存器，寄存器的每个位表示一个中断的状态，通过读取中断状态寄存器的值就可以知道是哪个中断源发生中断。4个中断状态寄存器理论上支持128个中断，实际有的位是保留的，实际支持不足128个中断源；
(2)调用对应的中断处理程序。在中断的初始化阶段，会为每个中断都绑定中断处理程序，当发生中断后硬件会自动将对应中断的处理程序推送到VICnADDR寄存器中，我们只需要读取，省去了查找的过程；
补充：S5PV210芯片在硬件上设计了中断编号和中断处理程序的查找过程，降低软件程序员的编程难度，并且提高了中断的响应速度，具体中断查找过程请看下面寄存器的介绍；

3、中断处理的流程

3.1、初始化阶段

(1)绑定总的中断处理程序(IRQ_hander)到异常向量表；
(2)初始化中断控制器：包括禁止中断、设置中断优先级、设置中断的模式；
(2)给每个中断源绑定特定的中断处理程序(irq_hander);
(3)使能对应中断；

3.2、处理中断阶段

(1)当中断发生时，首先跳转到异常向量表执行总的中断处理程序(IRQ_hander)；
(2)保护中断现场；
(3)区分出是哪个中断源发生了中断，也就是得到中断号；
(4)调用初始化阶段为每个中断源绑定的特定的中断处理程序；
(5)恢复现场；

4、S5PV210芯片中断体系

4.1、向量中断控制器：VIC

表项	含义
Module	中断源属于的模块
VIC port no	中断源在对应VIC的端口号
No	中断源在整个中断系统中的编号
INT Request	中断请求的类型，也就是这个中断是什么作用

(1)VIC(Vectored Interrupt Controller)控制器有4个，VIC0~VIC3；
(2)控制器的每个位代表一个中断源，理论上S5PV210芯片最多支持128个中断源，实际只支持93个中断源，有些位是空的；
(3)4个VIC控制器的中断编号是连续的，比如：VIC0的中断编号是0-31，以此类推，VIC3的中断编号是96-127；
(4)数据手册中有对4个VIC控制器每个位的说明，详情看上面的图和表格；

4.2、中断使能寄存器：VICINTENABLE

(1)寄存器功能：使能中断；
(2)中断使能寄存器有4个，刚好对应4个VIC，寄存器的每个位对应一个中断源；
(3)读寄存器：0代表中断被禁止，1代表中断已经使能；
(4)写寄存器：写0没有任何作用，写1表示使能中断；
补充：寄存器的命名是有规律的，比如：VICINTENABLE寄存器，VIC代表寄存器属于向量中断控制器，INT是中断的英文(interrupt)缩写，ENABLE的英文意思就是允许的意思；

4.3、中断禁止寄存器：VICnINTENCLEAR

(1)中断禁止寄存器和中断使能寄存器是相对应的，一个负责禁止中断一个负责使能中断；
(2)需要注意中断禁止寄存器是只写的；
(3)中断禁止和使能有两种设计思路：一种是S5PV210这种将禁止和使能分别用两个寄存器去负责；另一种是将禁止和使能用同一个bit位去负责，比如写1表示禁止，写0表示使能；

4.4、中断模式选择寄存器：VICnINTSELECT

(1)中断分为普通中断(IRQ)和快速中断(FIQ)，快速中断的响应速度更快，这是在硬件上就有保证；
(2)一般同时只把一个中断设置成FIQ；
(3)快速中断响应更快的原因，参考博客；《ARM中FIQ(快速中断)比IRQ(普通中断)响应快的原因》；

4.5、中断状态寄存器：VICIRQSTATUS和VICFIQSTATUS

(1)中断状态寄存器是只读的，每个位对应一个中断源的状态，读出来是0表示对应中断源未触发，读出来是1表示中断源触发；
(2)IRQ模式和FIQ模式各有4个中断状态寄存器，对应于前面介绍的4个VIC；

4.6、中断优先级设置寄存器：VIC[0-3]VECTPRIORITY[0-31]

(1)每个中断源都对应一个优先级设置寄存器，所以优先级寄存器总共有128个，每个VIC对应32个；
(2)优先级寄存器只有低4位有效，优先级总共分为16个优先级，默认将优先级设置成15；

4.7、中断处理程序绑定寄存器：VIC[0-3]VECTADDR[0-31]

(1)VICVECTADDR寄存器总共有128个，每个中断源对应一个；
(2)在中断的初始化阶段，将每个中断源的处理程序地址写到VICVECTADDR寄存器，当中断发生时就会自动跳转去执行对应的中断处理函数；

4.8、保存当前发生中断的处理程序的寄存器：VIC[0-3]ADDRESS

(1)VICADDRESS寄存器总共有4个，每个寄存器对应32个中断源，比如VICADDRESS0对应0-31编号的中断源，VICADDRESS1对应32-63编号的中断源；
(2)我们知道最多支持128个中断源，将其分为4组，每组32个中断源；
(3)当中断发生时，硬件会自动将发生中断的中断处理程序的地址写到VICADDRESS寄存器中，我们只需要读取即可；
(4)假设我们通过读取中断状态寄存器，知道中断编号为16的中断源发生了中断，编号16是属于VIC0的，中断处理程序地址保存在VIC0VECTADDR16寄存器中，硬件会自动将VIC0VECTADDR16寄存器的值写到VIC0ADDRESS寄存器中；

5、S5PV210芯片具体的中断处理流程

(1)在异常向量表中绑定总的中断处理程序；
(2)初始化中断控制器，通过读写相关寄存器，设置中断的优先级、模式、禁止/使能；
(3)绑定每个中断的处理程序：每个中断都对应一个中断处理程序绑定寄存器；
(3)发生中断时，依次读取4个中断状态寄存器，判断是哪个中断状态寄存器发生中断；
(4)根据发生中断的中断状态寄存器，从对应的VICADDRESS寄存器中读取到中断处理程序的地址，执行中断处理程序；

6、外部中断

参考博客：《ARM架构的外部中断介绍(S5PV210芯片)》；