zynq中断寄存器操作

概述： 
1. Zynq的中断类型有： 
软件中断（Software Generated Interrupt, SGI，中断号0-15）（16–26 reserved） 
私有外设中断（Private Peripheral Interrupt, PPI，中断号27-31）, 
共享外设中断（Shared Peripheral Interrupt, SPI，中断号32-95）. 
2. 私有外设中断（PPI）：每个CPU都有一组PPI，包括全局定时器、私有看门狗定时器、私有定时器和来自PL的FIQ/IRQ. 
3. 软件中断（SGI）被路由到一个或者两个CPU上，通过写ICDSGIR寄存器产生SGI. 
4. 共享外设中断（SPI）由PS和PL上的各种I/O控制器和存储器控制器产生，这些中断信号被路由的CPU. 
5. 通用中断控制器（GIC）是核心资源，用于集中管理从PS和PL产生的中断信号的资源集合。控制器可以使能、关使能、屏蔽中断源和改变中断源的优先级，并且会将中断送到对应的CPU中，CPU通过私有总线访问这些寄存器。 
6. 中断控制器（ICC，Interrupt Controller CPU）和中断控制器分配器（ICD, Interrupt Controller Distributor）是GIC寄存器子集。 
7. （外部）中断请求（IRQ）、快速中断请求（FIQ）

 

中断原理 
当异常中断发生时，系统执行完当前指令后，将跳转到相应的异常中断处理处执行。当异常中断处理程序执行完成后，程序返回到发生中断指令的下一条指令处继续执行。在进入异常中断处理程序时，要保存被中断程序的执行线程。从中断处理程序退出时要恢复被中断程序的执行现场。

中断寄存器概述

 

1. 中断分配器(ICD寄存器)： 
1) ICDDCR: (0xF8F01000) ICD分配控制寄存器，控制开启或者关闭中断配置。 
2) ICDICFR: ICD配置寄存器。配置中断触发模式（高低电平），共6个寄存器，分别是ICDICFR 0-ICDICFR5（0xF8F01C00-0xF8F01C14），每个寄存器32位，占4个字节，每个寄存器的位意义不一样，每2位代表一个中断，32位x6/2=96，正好包括所有中断， 
3) ICDIPR:（0xF8F01400-0xF8F0145C）ICD中断优先级寄存器，共24个寄存器，ICDIPR 0- ICDIPR 23，每个寄存器32位，占4个字节，每8位代表一个中断，32位x24/8=96，正好包括所有中断。 
4) ICDIPTR: （0xF8F01800-0xF8F0185C）ICD CPU接口选择寄存器，配置CPU接口选择（cpu0/cpu1），包括24个寄存器，ICDIPTR 0- ICDIPTR 23，每个寄存器32位，占4个字节，每8位代表一个中断，32位x24/8=96，正好包括所有中断。 
**5) ICDICER: 中断不使能寄存器，**3个寄存器，ICDICER 0- ICDICER 2（0xF8F01180-0xF8F01888），每个寄存器32位，占4个字节，每位代表一个中断，32位x3=96，正好包括所有中断。写1表示不使能(屏蔽)。 
**6) ICDISER: 中断使能寄存器，**3个寄存器，ICDISER 0- ICDISER 2（0xF8F01100-0xF8F01108），每个寄存器32位，占4个字节，每位代表一个中断，32位x3=96，正好包括所有中断。写1表示使能。 
7) ICDICPR: 清除中断等待寄存器。3个寄存器，ICDICPR 0- ICDICPR 2（0xF8F01280-0xF8F01288），每个寄存器32位，占4个字节，每位代表一个中断，32位x3=96，正好包括所有中断。写1表示清除中断等待状态。

寄存器 地址 中断号 
ICDICFR0 0xF8F01C00 #0-#15 
ICDICFR1 0xF8F01C04 #27-#31（16-26保留） 
ICDICFR2 0xF8F01C08 #32-#47（36保留） 
ICDICFR3 0xF8F01C0C #48-#63 
ICDICFR4 0xF8F01C10 #64-#79 
ICDICFR5 0xF8F01C14 #80-#95（93/94/95保留）

2. 中断控制器(ICC寄存器)： 
1) ICCPMR: （0xF8F00104）中断优先级屏蔽寄存器，设置CPU的中断优先级。（与ICD的中断优先级比较。比写到这个寄存器的优先级值大的，cpu可以处理） Xil_Out32(0xF8F00104,0xF0);设置cpu的中断优先级为F0。 
2) ICCICR：（0xF8F00100）ICC CPU接口配置寄存器，配置CPU接口。使能某个中断，比如IRQ：Write_Reg(0xF8F00100,0x07)即使处理器能接收IRQ，使能中断信号连接到处理器。

 
GPIO中断源配置

所有GPIO共享一个中断(#52,bank1)，必须在软件上检查INT_MASK和INT_STAT的值判断是哪个GPIO引发了中断。 
1. INT_MASK（0xE000A20C）:中断屏蔽寄存器，只读，读取该寄存器的值可以显示哪些位被屏蔽和没有屏蔽（即使能）。 
2. INT_ENT（0xE000A210–）: 中断使能寄存器（4个bank，4个寄存器）。写1，对应的引脚中断功能开启，即使能。 
3. INT_DIS（0xE000A214—）:屏蔽寄存器（4个bank，4个寄存器）。写1，对应的引脚中断屏蔽。 
4. INT_STAT（0xE000A18–）：中断状态寄存器（4个bank，4个寄存器）。每一位代表对应的引脚上是否发生中断事件，中断发生时，该引脚的中断标志位为1。如果对该位写1，清除该引脚的中断标志，写0无操作。 
5. INT_TYPE（0xE000A21C–）:中断类型寄存器（4个bank，4个寄存器）。写1代表边沿触发中断，写0代表电平触发中断。 
6. INT_POLARITY（0xE000A220–）: 中断极性寄存器，控制中断的触发条件（4个bank，4个寄存器）。写1代表高电平或者上升沿触发，写0代表低电平或者下降沿触发。 
7. INT_ANY（0xE000A224–）: 中断边沿触发类型设置寄存器（4个bank，4个寄存器）。写1代表上升沿和下降沿同时触发，写0代表单边沿触发中断，只在INT_TYPE设置为边沿触发中断（写1）时有效。

中断处理过程 
为了使得上层应用程序与硬件中断跳转联系起来，需要编写一段中间的服务程序来进行连接，这样的服务程序被称为中断解析程序。

 中断的流程（不包括寄存器的初始化和设置） 
1. 定义中断向量表 
//定义中断向量表结构体,Handler为函数，Data为函数Handler的参数 
typedef struct { 
Xil_ExceptionHandler Handler; 
void *Data; 
} XExc_VectorTableEntry; 
2. //声明中断向量表 
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[]; 
3. //安装中断处理函数 （中断解析程序） 
XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ; 
XExc_VectorTable[5].Data = NULL; 
4. //IRQ中断处理函数 
void InterruptHandler_IRQ(void);

 中断初始化及配置 
1. ICD寄存器组（中断分配器）的初始化，共计7个。void Int_Init(void); 
2. ICC寄存器组（中断控制器）的初始化并设置，共计2个，void CPU_Init(void); 
3. 中断号（比如UART1 82号,GPIO#52）各个寄存器的初始化. 
4. 打开IRQ总异常。Xil_ExceptionEnable();

 中断初始化及配置注意事项： 
1. 初始化顺序，包括屏蔽、使能、清中断标志位等，尤其屏蔽和使能保持一致。 
2. 电平触发、边沿触发要配置一致 
3. 中断处理函数中，可以加个延时，防止电平和边沿的抖动，多次触发。 
4. 中断处理函数中，注意清除相应中断的标志位，为下次中断做准备。 
5. 打开IRQ中断的位置，最好在所有中断初始化完成后，防止开机中断。

代码：=======================================================================================

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "vectors.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xil_io.h"

//MIO Register
#define DIRM_1          0xE000A244
#define INT_EN_1            0xE000A250
#define INT_DIS_1           0xE000A254
#define INT_STAT_1      0xE000A258//READ:1-int has occurred WRITE:1-clear int status bit
#define INT_TYPE_1      0xE000A25C
#define INT_POLARITY_1  0xE000A260
#define INT_ANY_1           0xE000A264
//ICC
#define ICCICR          0xF8F00100//CPU Interface Control Register  配置CPU接口
#define ICCPMR      0xF8F00104//Interrupt priority mask Register 配置CPU中断优先级
//ICD
#define ICDDCR      0xF8F01000//Distributor Control Register 控制开启或关闭中断配置
#define ICDISER1        0xF8F01104//Interrupt Set-enable Register 使能ICD中断寄存器
#define ICDICER1        0xF8F01184//Interrupt clear-enable Register 不使能ICD中断寄存器
#define ICDIPR13        0xf8f01434//Interrupt priority Register ICD中断优先级
#define ICDIPTR13       0xF8F01834//Interrupt Processor Targets Register 配置CPU接口选择
#define ICDICFR3        0xF8F01C0C//Interrupt Configuration Register 配置ICD中断触发模式
#define ICDICPR1        0xf8f01284//Interrupt clear-pending Register 清除中断寄存器

#define SPI_STATUS_0    0xF8F01D04//SPI Status Register 0
#define ICCIAR          0xF8F0010C//Interrupt Acknowledge Register
#define ICCEOIR     0xF8F00110//End Of Interrupt Register cpu结束响应，中断状态由active->inactive

//定义中断向量表结构体,Handler为函数，Data为函数Handler的参数
typedef struct {
    Xil_ExceptionHandler Handler;
    void *Data;
} XExc_VectorTableEntry;
//申明中断向量表
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[];
void InterruptHandler_IRQ(void);    //IRQ中断处理函数
void Int_Init(void);                //GIC中断初始化， ICD寄存器组
void Gpio_Init(void);
void CPU_Init(void);
int main(void)
{

    XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ;
    XExc_VectorTable[5].Data = NULL;

    //initialize
    Int_Init();
    CPU_Init();
    Gpio_Init();
    xil_printf("begin\r\n");
    Xil_ExceptionEnable();//这句放在这里,避免开机中断
    while(1);
    return 0;
}
void InterruptHandler_IRQ(void)
{
    u32 i;
    u32 IntID;
    u32 IntIDFull;
    xil_printf("come in 1\r\n");
    for (i = 0; i < 50000000; ++i) {}//延时防抖动
    //获取目前发生的中断号(#52)
    IntIDFull = Xil_In32(ICCIAR);
    IntID = IntIDFull & 0x3FF;
    Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 中断清标志位
    if(52 == IntID)
    {
        Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//GPIO中断屏蔽
        Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除标志位

        xil_printf("come in 2\r\n");

        Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//GPIO中断使能
    }
    Xil_Out32(ICCEOIR, IntIDFull);//cpu结束响应，中断 状态由active->inactive
}
//对#52号中断
void Int_Init(void)
{
    Xil_Out32(ICDDCR, 0UL);//关闭中断配置
    Xil_Out32(ICDICER1, 0x100000);//不使能 #52
//  Xil_Out32(ICDICFR3, 0x100);//电平触发
    Xil_Out32(ICDICFR3, 0x300);//边沿触发
    Xil_Out32(ICDIPR13, 0xA0);//优先级A0
    Xil_Out32(ICDIPTR13, 0x01);//处理器为CPU0
    Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 所有中断清标志位
    Xil_Out32(ICDISER1, 0x100000);//使能 #52
    Xil_Out32(ICDDCR, 0x01);//中断分配器更新状态
}

//GPIO MIO_50                        MIO50(0x40000)   中断#52(0x100000)
void Gpio_Init(void)
{
//  Xil_Out32(DIRM_1, 0x40000);//output modem  没影响
    Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//中断屏蔽  [21:0]

//  Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x000000);//电平触发
//  Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//高电平

    Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x3FFFFF);//边沿触发
    Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//上升沿
    Xil_Out32(INT_ANY_1, 0x0);//单边沿

    Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除标志位
    Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//中断使能
}
void CPU_Init(void)
{
    //中断优先级都是A0,优先级高于F0，CPU可接受这些中断
    Xil_Out32(ICCPMR,0xF0);
    //处理器能接收IRQ，使能中断信号连接到处理器
    Xil_Out32(ICCICR,0x07);
}
 

注： XExc_VectorTable向量表中的注册向量为IRQ中断，CPU处理GPIO中断的都是IRQ中断，即XIL_EXCEPTION_ID_IRQ_INT

所以这里XExc_VectorTable[5]中的向量表标号为5；

 

 

 

本博客的参考文章及相关资料下载 :

• 1.本博客代码及参考手册下载 : https://download.csdn.net/download/han1202012/10412045

一. 中断控制 ( 基于 S3C6410 开发板 )

本节 基于 S3C 6410 开发板, 不同的开发板 以及 不同 的芯片 中断控制机制是不同的 ;

1. 关闭中断的两个步骤

(1) 关闭中断步骤

---

关闭中断步骤 :

• 1.步骤 1 ( 程序状态字寄存器设置 ) : 设置 程序状态字寄存器 ( CPSR ) 中对应的与 中断 相关的位;
• 2.步骤 2 ( 中断屏蔽寄存器设置 ) : 设置 中断屏蔽寄存器, 该寄存器的 使用方法在开发板芯片资料中有详细介绍;

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2. CPRS 寄存器中的中断控制位

(1) CPRS 寄存器简介

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程序状态字寄存器 :

• 1.寄存器内容 : 该寄存器 中 包含 ① 状态码标志位, ② 中断标志位, ③ 当前处理器工作模式 和 其它一些 ④ 状态 与 ⑤ 控制信息 ;
• 2.CPSR 寄存器 : 全称 Current Program Status Register ( 当前程序状态字寄存器 ), 保存的是当前的程序状态 ;
• 3.SPSR 寄存器 : 全称 Saved Program Status Register ( 程序状态保存寄存器 ), 每个异常都有对应的独立的 SPSR 寄存器, 当异常发生的时候, 先将 CPSR 寄存器中的值 保存到 SPSR 寄存器中, 以便 异常处理完毕后 再回到原来断点处 继续运行 ;
  
• 4.SPSR 寄存器分布 : 用户模式 和 系统模式 没有 对应的 SPSR 寄存器, 只有 5 种 异常模式才有对应的 SPSR 寄存器 ;
  
  • ( 1 ) SPSR 寄存器读写 : 在 用户模式 或 系统模式 读写 SPSR 指令 会出现不可预测的错误或行为 ;

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(2) CPRS 寄存器 中断控制 相关 位

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CPRS 寄存器中断控制相关位 :

• 1.普通中断控制位 : I 位, 第 [ 7 ] 位, 如果设置了该位 可以 关闭 普通中断 ;
• 2.快速中断控制位 : F 位, 第 [ 6 ] 位, 如果设置了该位, 可以 关闭 快速中断 ;

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3. 中断使能寄存器

参考手册 : S3C6410X.pdf ( 基于 6410 开发板 )

• 1.手册对应章节 : 12.6.5 章节 VECTORED INTERRUPT CONTROLLERS;
• 2.S3C6410芯片手册下载地址 :https://download.csdn.net/download/han1202012/10412045

(1) 中断使能寄存器简介

---

中断使能寄存器 ( VICINTENABLE ) :

• 1.分为两个寄存器 : 中断使能寄存器 分 两个寄存器 控制所有的中断打开功能;
  
  • ( 1 ) 寄存器1 VIC0INTENABLE : 其地址是 0x71200010 ;
  • ( 2 ) 寄存器2 VIC1INTENABLE : 其地址是 0x71300010 ;
    
• 2.寄存器位 : 这两个寄存器中, 每一位都对应着一种中断源;
• 3.中断关闭情况 : 在 重启的时候, 所有的中断都要被禁用 ;
• 4.寄存器功能 : 激活中断的请求线路, 允许中断信号能到达 处理器 ; 查看对应位的设置, 可以获取某种类型的中断是否可以到达 处理器 ;
  
  • ( 1 ) 读取到 0 值 : 如果读取到的值 为 0, 那么 中断不可用;
  • ( 1 ) 读取到 1 值 : 如果读取到的值 为 1, 那么 中断可用;
• 5.设置寄存器值 : 这两个寄存器 只能设置中断可以使用, 无法设置 屏蔽 中断, 如果设置 1 那么激活中断, 设置 0 没有任何效果, 如果要屏蔽中断, 那么需要使用 中断屏蔽寄存器 VICINTENCLEAR;
  
  • ( 1 ) 设置 0 值 : 设置 0 值 没有任何效果;
  • ( 2 ) 设置 1 值 : 设置 1 值 激活中断功能;

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(2) 中断屏蔽寄存器简介

---

中断屏蔽寄存器 ( VICINTENCLEAR ) 简介 :

• 1.分为两个寄存器 : 中断 屏蔽 寄存器 分 两个寄存器 控制所有的中断 屏蔽 的功能;
  
  • ( 1 ) 寄存器1 VIC0INTENABLE : 其地址是 0x71200010 ;
  • ( 2 ) 寄存器2 VIC1INTENABLE : 其地址是 0x71300010 ;

• 2.寄存器位 : 这两个寄存器中, 每一位都对应着一种中断源;
• 3.功能概述 : 清除 中断屏蔽寄存器 ( VICINTENABLE ) 中 对应的位就可以屏蔽对应的中断 ;
  
  • ( 1 ) 设置 0 值 : 没有任何效果 ;
  • ( 2 ) 设置 1 值 : 屏蔽对应的中断源 ;

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二. 关闭中断 代码示例

参考手册 : S3C6410X.pdf ( 基于 6410 开发板 )

• 1.手册对应章节 : 12.6.5 章节 VECTORED INTERRUPT CONTROLLERS;
• 2.S3C6410芯片手册下载地址 :https://download.csdn.net/download/han1202012/10412045

1. 汇编代码编写

(1) 设置 CPRS 程序状态字寄存器

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CPRS 设置 值 分析 : 该寄存器需要考虑两个方面, ① 设置处理器的 SVC 工作模式, ② 关闭中断 ;

• 1.SVC 模式设置 : SVC 模式需要将 CPRS 的 M [ 4 : 0 ] 位 设置为 指定的 0b10011 值;
• 2.普通中断设置 : 关闭 普通中断, 需要将 CPRS 的 I [ 7 ] 位 设置为 1;
• 3.快速中断设置 : 关闭 快速中断, 需要将 CPRS 的 F [ 6 ] 位 设置为 1;
• 4.最后向 CPRS 寄存器设置的值 : 最终值为 0b11010011, 其中 0 ~ 5 位 的 0b10011 设置的是 SVC 工作模式, 0b11000000 设置 I 和 F 位 为 1, 这样同时设置了 处理器的 SVC 工作模式 和 关闭了 普通中断 和 快速中断 ;

---

(2) 设置 CPRS 程序状态字寄存器 代码逻辑分析

---

代码 逻辑 分析 : 之前 设置 处理器工作模式时 有涉及到 CPRS 寄存器设置, 在这里将关闭中断的操作也一并设置了;

• 1.设置 CPRS 寄存器 时机 : 进行 处理器工作模式 设置 是在 开发板上电后, 对应的 reset 异常向量处;
• 2.设置 指令标号 : 设置一个指令标号, 在标号下定义一组汇编指令, 当需要执行这一组指令的时候, 在跳转到该标号即可;
  
  • ( 1 ) 定义标号 : set_svc :, 在标号下定义一组汇编指令;
• 3.导出 CPSR 寄存器值 : 使用 MRS 指令, 即 mrs r0 cpsr 将 CPSR 寄存器中的值导出到 R0 寄存器中;
• 4.将 R0 中的 M 位 清 0 : 在 R0 中将从 CPSR 中导出的寄存器值 对应的 0 ~ 4 位 清0, 使用 bic r0, r0, #0x1f, 将 R0 寄存器的值 与 #0x1f 进行 与操作, 即 后5 位都设置成0, 然后将 与 操作的结果保存到 R0 寄存器中 ;
• 5.将 R0 中的 M 位 设置 模式代码 : 在下图中, svc 的模式代码时 0b10011 ( 二进制 ), 即 0x13 ( 十六进制 ), 同时关闭 普通中断 和 快速中断, 最终设置值为 0b11010011, 即 0xd3, 使用 orr r0, r0, #0xd3 语句设置, 将 R0 寄存器中的值 与 0x13 进行 或操作, 将 或操作的结果 存放到 R0 寄存器中;
  
• 6.将值写回 CPSR 寄存器 : 使用 MSR 指令 msr cpsr, r0 , 将处理完的 CPSR 寄存器值 设置给 CPSR 寄存器;

---

(3) 设置 中断屏蔽寄存器 代码逻辑分析

---

设置 中断屏蔽 寄存器 汇编代码分析 :

• 1.设置 中断屏蔽 寄存器 时机 : 进行 关闭中断 设置 是在 开发板上电后, 对应的 reset 异常向量处, 因此 在 reset 处 执行相关的 关闭 中断 的代码 ;
• 2.设置 指令标号 : 设置一个指令标号, 在标号下定义一组汇编指令, 当需要执行这一组指令的时候, 在跳转到该标号即可, 代码 disable_interrupt :, 然后 在 reset 处, 跳转到 该标号处执行 , bl disable_interrupt ;
• 3.准备 所有位都是 1 数据 : mvn r1, #0x0, 将 0 按位取反 设置到 r1 通用寄存器中;
  
  • ( 1 ) 取反指令 : MVN 指令, 语法 MVN{条件}{S} <dest>, <op 1> , 将 操作数 1 的值先按位取反, 在将值设置到 dest 寄存器中 ;
  • ( 2 ) 指令说明 : dest 必须是寄存器, 操作数 1 ( op 1 ) 可以是 寄存器, 被移位的寄存器 或 立即数 ;
• 4.设置第一个 中断屏蔽 寄存器 : ① 先将 寄存器 地址装载到 通用寄存器中, 代码 ldr r0, =0x71200014, ② 再将 全 1 的值设置到 寄存器中, 该寄存器的内存地址已经装载到了 R0 通用寄存器中, 代码 str r1,[r0] ;
  
  • ( 1 ) ldr 指令语法 : LDR{条件} Rd, <地址>, 将内存中的数据装载到 寄存器 中, Rd 必须是通用寄存器,
  • ( 2 ) str 指令语法 : STR{条件} Rd, <地址>, 将寄存器中的数据 装载 到内存中; 将 Rd 寄存器的内容 装载到地址中;
  • ( 3 ) ldr 指令注意点 : 区分 ldr r0, =0x71200014 和 ldr r0, 0x71200014, 前者是将 0x71200014 数值装载到寄存器中, 后者是将 0x71200014 地址中的内容装载到 r0 寄存器中 ;
• 5.设置第二个 中断屏蔽寄存器 : ① 先将 寄存器 地址装载到 通用寄存器中, 代码 ldr r0, =0x71300014, ② 再将 全 1 的值设置到 寄存器中, 该寄存器的内存地址已经装载到了 R0 通用寄存器中, 代码 str r1,[r0] ;
  
  • ( 1 ) ldr 指令语法 : LDR{条件} Rd, <地址>, 将内存中的数据装载到 寄存器 中, Rd 必须是通用寄存器,
  • ( 2 ) str 指令语法 : STR{条件} Rd, <地址>, 将寄存器中的数据 装载 到内存中; 将 Rd 寄存器的内容 装载到地址中;
  • ( 3 ) ldr 指令注意点 : 区分 ldr r0, =0x71200014 和 ldr r0, 0x71200014, 前者是将 0x71300014 数值装载到寄存器中, 后者是将 0x71300014 地址中的内容装载到 r0 寄存器中 ;

---

(4) 完整汇编代码示例

---

汇编代码示例 : Bootloader 流程 : ① 初始化异常向量表 , ② 设置 svc 模式 , ③ 关闭看门狗, ④ 关闭中断 ;

@****************************  
@File:start.S  
@  
@BootLoader 初始化代码 
@****************************  

.text                                   @ 宏 指明代码段  
.global _start                          @ 伪指令声明全局开始符号  
_start:                                 @ 程序入口标志  
        b   reset                       @ reset 复位异常  
        ldr pc, _undefined_instruction  @ 未定义异常, 将 _undefined_instruction 值装载到 pc 指针中  
        ldr pc, _software_interrupt     @ 软中断异常  
        ldr pc, _prefetch_abort         @ 预取指令异常  
        ldr pc, _data_abort             @ 数据读取异常  
        ldr pc, _not_used               @ 占用 0x00000014 地址                            
        ldr pc, _irq                    @ 普通中断异常  
        ldr pc, _fiq                    @ 软中断异常  

_undefined_instruction: .word undefined_instruction @ _undefined_instruction 标号存放了一个值, 该值是 32 位地址 undefined_instruction, undefined_instruction 是一个地址  
_software_interrupt:    .word software_interrupt    @ 软中断异常  
_prefetch_abort:    .word prefetch_abort            @ 预取指令异常 处理  
_data_abort:        .word data_abort                @ 数据读取异常  
_not_used:      .word not_used                      @ 空位处理  
_irq:           .word irq                           @ 普通中断处理  
_fiq:           .word fiq                           @ 快速中断处理  

undefined_instruction:                              @ undefined_instruction 地址存放要执行的内容  
        nop  

software_interrupt:                                 @ software_interrupt 地址存放要执行的内容  
        nop  

prefetch_abort:                                     @ prefetch_abort 地址存放要执行的内容  
        nop  

data_abort:                                         @ data_abort 地址存放要执行的内容  
        nop  

not_used:                                           @ not_used 地址存放要执行的内容  
        nop  

irq:                                                @ irq 地址存放要执行的内容  
        nop  

fiq:                                                @ fiq 地址存放要执行的内容  
        nop  

reset:                                              @ reset 地址存放要执行的内容  
        bl set_svc                                  @ 跳转到 set_svc 标号处执行
        bl disable_watchdog                         @ 跳转到 disable_watchdog 标号执行, 关闭看门狗
        bl disable_interrupt                        @ 跳转到 disable_interrupt 标号执行, 关闭中断

set_svc:
        mrs r0, cpsr                                @ 将 CPSR 寄存器中的值 导出到 R0 寄存器中
        bic r0, r0, #0x1f                           @ 将 R0 寄存器中的值 与 #0x1f 立即数 进行与操作, 并将结果保存到 R0 寄存器中, 实际是将寄存器的 0 ~ 4 位 置 0
        orr r0, r0, #0xd3                           @ 将 R0 寄存器中的值 与 #0xd3 立即数 进行或操作, 并将结果保存到 R0 寄存器中, 实际是设置 0 ~ 4 位 寄存器值 的处理器工作模式代码
        msr cpsr, r0                                @ 将 R0 寄存器中的值 保存到 CPSR 寄存器中

#define pWTCON 0x7e004000                           @ 定义看门狗控制寄存器 地址 ( 6410开发板 )
disable_watchdog:                                 
        ldr r0, =pWTCON                             @ 先将控制寄存器地址保存到通用寄存器中
        mov r1, #0x0                                @ 准备一个 0 值, 看门狗控制寄存器都设置为0 , 即看门狗也关闭了
        str r1, [r0]                                @ 将 0 值 设置到 看门狗控制寄存器中 

disable_interrupt:
    mvn r1,#0x0                                     @ 将 0x0 按位取反, 获取 全 1 的数据, 设置到 R1 寄存器中
    ldr r0,=0x71200014                              @ 设置第一个中断屏蔽寄存器, 先将 寄存器 地址装载到 通用寄存器 R0 中 
    str r1,[r0]                                     @ 再将 全 1 的值设置到 寄存器中, 该寄存器的内存地址已经装载到了 R0 通用寄存器中

    ldr r0,=0x71300014                              @ 设置第二个中断屏蔽寄存器, 先将 寄存器 地址装载到 通用寄存器 R0 中 
    str r1,[r0]                                     @ 再将 全 1 的值设置到 寄存器中, 该寄存器的内存地址已经装载到了 R0 通用寄存器中

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2. 链接器脚本

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gboot.lds 链接器脚本 代码解析 :

• 1.指明输出格式 ( 处理器架构 ) : 使用 OUTPUT_ARCH(架构名称) 指明输出格式, 即处理器的架构, 这里是 arm 架构的, OUTPUT_ARCH(arm) ;
• 2.指明输出程序的入口 : 设置编译输出的程序入口位置, 语法为 ENTRY(入口位置), 在上面的 Start.S 中设置的程序入口是 _start, 代码为 ENTRY(_start) ;
• 3.设置代码段 : 使用 .text : 设置代码段;
• 4.设置数据段 : 使用 .data : 设置数据段;
• 5.设置 BSS 段 : 使用 .bss : 设置 BSS 段;
  
  • ( 1 ) 记录 BSS 段的起始地址 : bss_start = .; ;
  • ( 2 ) 记录 BSS 段的结束地址 : bss_end = .; ;
• 6.对齐 : 每个段都需要设置内存的对齐格式, 使用 . = ALIGN(4); 设置四字节对齐即可;
• 7.代码示例 :

OUTPUT_ARCH(arm)        /*指明处理器结构*/  
ENTRY(_start)           /*指明程序入口 在 _start 标号处*/  
SECTIONS {                
    . = 0x50008000;     /*整个程序链接的起始位置, 根据开发板确定, 不同开发板地址不一致*/  

    . = ALIGN(4);       /*对齐处理, 每段开始之前进行 4 字节对齐*/  
    .text :             /*代码段*/  
    {  
    start.o (.text)     /*start.S 转化来的代码段*/  
    *(.text)            /*其它代码段*/  
    }  

    . = ALIGN(4);       /*对齐处理, 每段开始之前进行 4 字节对齐*/  
    .data :             /*数据段*/  
    {  
    *(.data)  
    }  

    . = ALIGN(4);       /*对齐处理, 每段开始之前进行 4 字节对齐*/  
    bss_start = .;      /*记录 bss 段起始位置*/  
    .bss :              /*bss 段*/  
    {  
    *(.bss)   
    }  
    bss_end = .;        /*记录 bss 段结束位置*/  
} 

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3. Makefile 编译脚本

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makefile 文件编写 :

• 1.通用规则 ( 汇编文件编译规则 ) : 汇编文件 编译 成同名的 .o 文件, 文件名称相同, 后缀不同, %.o : %.S, 产生过程是 arm-linux-gcc -g -c $^ , 其中 ^ 标识是所有的依赖文件, 在该规则下 start.S 会被变异成 start.o ;
• 2.通用规则 ( C 文件编译规则 ) : C 代码编译成同名的 .o 文件, %.o : %.c , 产生过程是 arm-linux-gcc -g -c $^ ;
• 3.设置最终目标 : 使用 all: 设置最终编译目标;
  
  • ( 1 ) 依赖文件 : 产生最终目标需要依赖 start.o 文件, 使用 all: start.o 表示最终目标需要依赖该文件;
  • ( 2 ) 链接过程 : arm-linux-ld -Tgboot.lds -o gboot.elf $^, 需要使用链接器脚本进行连接, ①链接工具是 arm-linux-ld 工具, ②使用 -Tgboot.lds 设置链接器脚本 是刚写的 gboot.lds 链接器脚本, ③输出文件是 gboot.elf 这是个中间文件, ④ 依赖文件是 $^ 代表所有的依赖;
  • ( 3 ) 转换成可执行二进制文件 : arm-linux-objcopy -O binary gboot.elf gboot.bin, 使用 -O binary 设置输出二进制文件, 依赖文件是 gboot.elf, 输出的可执行二进制文件 即 结果是 gboot.bin ;
• 4.makefile 文件内容 :

all: start.o #依赖于 start.o  
    arm-linux-ld -Tgboot.lds -o gboot.elf $^    #使用链接器脚本, 将 start.o 转为 gboot.elf  
    arm-linux-objcopy -O binary gboot.elf gboot.bin #将 gboot.elf 转化为可以直接在板子上执行的 gboot.bin 文件  

%.o : %.S   #通用规则, 如 start.o 是由 start.S 编译来的, -c 是只编译不链接  
    arm-linux-gcc -g -c $^  

%.o : %.c   #通用规则, 如 start.o 是由 start.c 编译来的, -c 是只编译不链接  
    arm-linux-gcc -g -c $^  

.PHONY: clean     
clean:              #清除编译信息  
    rm *.o *.elf *.bin  

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4. 编译输出可执行文件

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编译过程 :

• 1.文件准备 : 将 汇编代码 ( start.S ) 链接器脚本 ( gboot.lds ) makefile 文件 拷贝到编译目录 ;
• 2.执行编译命令 : make ;
• 3.编译结果 : 可以看到 生成了 编译目标文件 start.o, 链接文件 gboot.elf, 可执行的二进制文件 gboot.bin ;
  

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本博客的参考文章及相关资料下载 :

• 1.本博客代码及参考手册下载 : https://download.csdn.net/download/han1202012/10412045

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PICTL——端口输入信号

P0IFG ——P0端口状态标志寄存器

P1IFG ——P1端口状态标志寄存器

P2IFG ——P2端口状态标志寄存器

P0IEN——P0端口中断使能

P1IEN——P1端口中断使能

P2IEN——P2端口中断使能

IEN0 ——中断使能寄存器0

IEN1 ——中断使能寄存器1

IEN2 ——中断使能寄存器2

中断优先级

用到中断嵌套时最好先提高所需中断的优先级在操作。

IP1、IP2 ——中断优先级1寄存器、中断优先级2寄存器

中断概括表

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