1.STM32 中断系统回顾（Cortex-M）

以STM32为例介绍中断的一般概念：

• 中断向量表：中断向量表是一系列中断服务程序入口地址组成的表。
  这些中断服务程序(函数)在中断向量表中的位置是由厂商定好的，当某个中断被触发以后就会自动跳转到中断向量表中对应的中断服务程序(函数)入口地址处。中断向量表在整个程序的最前面。
• 中断向量表偏移： ARM 处理器都是从地址 0X00000000 开始运行的，通过中断向量表偏移就可以将中断向量表存放到任意地址。
• 内嵌向量中断控制器（NVIC）：Nested Vectored Interrupt Controller，中断系统管理机构。 Cortex-A 内核的中断管理机构不叫做NVIC，而是叫做 GIC， general interrupt controller。
• 中断使能：要使用某个外设的中断，肯定要先使能这个外设的中断。
• 中断服务函数：中断的目的就是为了执行中断服务函数，当中断发生以后中断服务函数就会被调用，期望中断处理的工作就可以放到中断服务函数中去完成。

2. Cortex-A7 中断系统简介

2.1 中断向量表

Cortex-A7 也有中断向量表，中断向量表也是在代码的最前面，如下。

• 对于 Cortex-M 内核来说，中断向量表列举出了一款芯片所有的中断向量，包括芯片外设的所有中断。而Cortex-A 内核 CPU 的所有外部中断都属于 IQR 中断，当任意一个外部中断发生的时候都会触发 IRQ 中断。任意一个外设中断发生的时候 IRQ 中断都会被触发，所以我们需要在 IRQ 中断服务函数中先判断究竟是哪个中断发生，再做出具体的处理。
• 当 GIC 接收到外部中断信号以后就会报给 ARM 内核，但是ARM 内核只提供了四个信号给 GIC 来汇报中断情况：VFIQ（虚拟快速 FIQ）、VIRQ（虚拟快速 IRQ）、FIQ（快速中断 IRQ）、IRQ（外部中断 IRQ）。
  

2.2 GIC（general interrupt controller）

左侧部分就是中断源，中间部分就是 GIC 控制器，最右侧就是中断控制器向处理器内核发送中断信息。GIC 将众多的中断源分为分为三类：

• 1.SPI(Shared Peripheral Interrupt)，共享中断，这些中断所有的 Core 都可以处理。外部中断都属于 SPI 中断。
• 2.PPI(Private Peripheral Interrupt)，私有中断，独有的中断肯定是要指定的核心处理。
• 3.SGI(Software-generated Interrupt)，软件中断，由软件触发引起的中断，系统会使用 SGI 中断来完成多核之间的通信。
  GIC 逻辑分块，如上图所示：
• Distributor(分发器端)： 负责处理各个中断事件的分发，即中断事件应该发送到哪个 CPU Interface 。分发器收集所有的中断源，可以控制每个中断的优先级，它总是将优先级最高的中断事件发送到 CPU 接口端。
• CPU Interface(CPU 接口端)： 每个 CPU Core 都可以在 GIC 中找到一个与之对应的 CPU Interface。 CPU 接口端就是分发器和 CPU Core 之间的桥梁。

2.3 中断ID

• 中断源有很多，为了区分这些不同的中断源肯定要给他们分配一个唯一 ID。
• 每一个 CPU 最多支持 1020 个中断 ID，这 1020 个 ID 包含 PPI（ID0~ID15）；SPI （ID16~ID31）和 SGI（ID32~ID1019）。至于具体某个 ID 对应哪个中断那就由厂商根定义了。比如 I.MX6U 的总共使用了128 个SPI 中断 ID，加上前面属于 PPI 和 SGI 的 32 个 ID， I.MX6U 的中断源共有 128+32=160个。

2.4中断使能

• 中断使能包括两部分，一个是 IRQ 或者 FIQ 总中断使能，另一个就是 ID0~ID1019 这 1020个中断源的使能。

1. 中断概念

为什么要有中断？cpu和外设之间要进行通信，那么cpu怎么知道外设有数据来，有两种方式：

2. 中断工作流程图

cpu处理步骤：
1.保存现场
2.向中断控制器查询是哪个中断
3.执行中断处理程序
4.恢复现场
GPIO控制器：
1.CON：功能配置寄存器
2.INTC：触发方式
3.PEND：中断记录标志位
4.MASK：开关

3. 中断控制器工作流程图

以其中的一组中断控制为例：

每32个中断源为一组，fiq为快速中断，irq为普通中断，vic中有32个寄存器与中断源一一对应，存储的是中断函数的地址，address寄存器保存当前中断的中断函数地址，当enable打开时才会通知cpu有中断来临

4. 外部中断驱动实现

4.1 汇编程序

start.s:

.global _start
_start:
		b reset
		b undef
		b swi
		b abt_pre
		b abt_dat
		b reserved
		b irq
		b fiq
reset:
		@重新映射异常向量表到0x40008000 
		ldr r0, =0x40008000 
		mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0
		@打开中断的总开关
		mrs r0, cpsr
		bic r0, r0, #(0x1 << 7)
		msr cpsr, r0 
		bl main
		
undef:
swi:
abt_pre:
abt_dat:
reserved:
irq:
		ldr sp, =0x420000000   @初始化栈指针
		stmfd sp!, {r0-r12,lr}
		bl irq_handler         @调到中断函数
		ldmfd sp!, {r0-r12,lr}
		subs pc, lr, #4
fiq:

4.2 C语言程序

main.c:

#define VICOINTSELECT (*(volatile unsigned int *)0xF200000C)
#define VIC0VECTADDR (*(volatile unsigned int *)0xF2000100)
#define VIC0INTENABLE (*(volatile unsigned int *)0xF2000010)
#define VIC0ADDRESS (*(volatile unsigned int *)0xF2000F00)
#define GPH0CON  (*(volatile unsigned int *)0xE0200C00))
#define EXT_INT_0_CON (*(volatile unsigned int *)0xE0200E00)
#define EXT_INT_0_MASK (*(volatile unsigned int *)0xE0200F00)
#define EXT_INT_0_PEND (*(volatile unsigned int *)0xE0200F40)

void key1_handler(void)
{
	int (*printf)(char *format,...)=(void *)0x3ff13e54;
	printf("hello key1..\n");
	//清理GPIO里面的中断记录
	EXT_INT_0_PEND  = 0x1;

}
int main()
{
	//初始化中断控制器
	VICOINTSELECT = 0;
	VIC0VECTADDR = (unsigned int)key1_handler;
	VIC0INTENABLE |= 0x1; //开启0号中断
	//初始化按键，GPIO
	GPH0CON |=0xf;//设置成中断功能
	EXT_INT_0_CON &=~0xf;
	EXT_INT_0_CON |=0x3;
	EXT_INT_0_MASK &=~0x1;
	while(1)
	{
		;
	}
	return 0;
}
//中断处理函数
void irq_handler()
{
	void(*handler)();
	handler=(void *)VIC0ADDRESS ;
	handler();
	//清理中断控制器
	VIC0ADDRESS=0;
}

4.3 编译和运行

PS:注意链接部分语句

上机结果如下：

5. 优化中断程序

5.1 将所有中断的操作封装

irq.c：

#define VICOINTSELECT (*(volatile unsigned int *)0xF200000C)
#define VIC1INTSELECT (*(volatile unsigned int *)0xF210000C)
#define VIC2INTSELECT (*(volatile unsigned int *)0xF220000C)
#define VIC3INTSELECT (*(volatile unsigned int *)0xF230000C)

#define VIC0VECTADDR (volatile unsigned int *)0xF2000100
#define VIC1VECTADDR (volatile unsigned int *)0xF2100100
#define VIC2VECTADDR (volatile unsigned int *)0xF2200100
#define VIC3VECTADDR (volatile unsigned int *)0xF2300100

#define VIC0INTENABLE (*(volatile unsigned int *)0xF2000010)
#define VIC1INTENABLE (*(volatile unsigned int *)0xF2100010)
#define VIC2INTENABLE (*(volatile unsigned int *)0xF2200010)
#define VIC3INTENABLE (*(volatile unsigned int *)0xF2300010)

#define VIC0ADDRESS (*(volatile unsigned int *)0xF2000F00)
#define VIC1ADDRESS (*(volatile unsigned int *)0xF2100F00)
#define VIC2ADDRESS (*(volatile unsigned int *)0xF2200F00)
#define VIC3ADDRESS (*(volatile unsigned int *)0xF2300F00)

//中断控制器初始化函数
int request_irq(int irq, void(*handler)())
{
	if(irq>=0 && irq <= 31)
	{
		VICOINTSELECT = 0;//初始化中断控制器
		VIC0VECTADDR[irq] = (unsigned int)handler; //注册中断函数
		VIC0INTENABLE |= 0x1<<irq; //开启中断
	}
	else if(irq>=32 && irq<=63)
	{
		irq-=32;
		VIC1INTSELECT = 0;
		VIC1VECTADDR[irq] = (unsigned int)handler;
		VIC1INTENABLE |= 0x1<<irq; //开启中断
	}
	else if(irq>=64 && irq <=95)
	{
		irq-=64;
		VIC2INTSELECT = 0;
		VIC2VECTADDR[irq] = (unsigned int)handler;
		VIC2INTENABLE |= 0x1<<irq; //开启中断
	}
	else if(irq>=96 && irq <=128)
	{
		irq-=96;
		VIC3INTSELECT = 0;
		VIC3VECTADDR[irq] = (unsigned int)handler;
		VIC3INTENABLE |= 0x1<<irq; //开启中断
	}

}

//中断处理函数
void irq_handler()
{
	void(*handler)();
	
	//判断是那个中断发生
	if(VIC0ADDRESS !=0 )
		handler=(void *)VIC0ADDRESS;
	else if(VIC1ADDRESS !=0)
		handler=(void *)VIC1ADDRESS;
	else if(VIC2ADDRESS !=0)
		handler=(void *)VIC2ADDRESS;
	else if(VIC3ADDRESS !=0)
		handler=(void *)VIC3ADDRESS;
		
	//执行绑定的中断处理函数
	handler();
	
	//清理中断控制器
	VIC0ADDRESS=0;
	VIC1ADDRESS=0;
	VIC2ADDRESS=0;
	VIC3ADDRESS=0;
}

5.2 修改main

修改main.c：

#define GPH0CON  (*(volatile unsigned int *)0xE0200C00))
#define EXT_INT_0_CON (*(volatile unsigned int *)0xE0200E00)
#define EXT_INT_0_MASK (*(volatile unsigned int *)0xE0200F00)
#define EXT_INT_0_PEND (*(volatile unsigned int *)0xE0200F40)

void key1_handler(void)
{
	int (*printf)(char *format,...)=(void *)0x3ff13e54;
	printf("hello key1..\n");
	//清理GPIO里面的中断记录
	EXT_INT_0_PEND  = 0x1;

}
int main()
{
	//初始化中断控制器
	request_irq(0,key1_handler);
	//初始化按键，GPIO
	GPH0CON |=0xf;//设置成中断功能
	
	EXT_INT_0_CON &=~0xf;
	EXT_INT_0_CON |=0x3;
	
	EXT_INT_0_MASK &=~0x1;//使能
	while(1)
	{
		;
	}
	return 0;
}

5.3 编译和运行

6. WDT中断实现

看门狗定时器（WDT，Watch Dog Timer）是单片机的一个组成部分，它实际上是一个计数器，一般给看门狗一个数字，程序开始运行后看门狗开始计数。如果程序运行正常，过一段时间CPU应发出指令让看门狗置零，重新开始计数。如果看门狗增加到设定值就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。

6.1 WDT驱动实现

wdt.c

#define WTCON   (*(volatile unsigned int *)0xE2700000))
#define WTDAT   (*(volatile unsigned int *)0xE2700004))
#define WTCNT 	(*(volatile unsigned int *)0xE2700008))
#define WTCLRINT (*(volatile unsigned int *)0xE270000C))
void key1_handler(void)
{
	int (*printf)(char *format,...)=(void *)0x3ff13e54;
	printf("hello wdt..\n");
	//清理GPIO里面的中断记录
	WTCLRINT  = 1;//清理中断

}

void wdt_init()
{
	WTCON = (65<<8)|(0x1<<5)|(0x1<<3)|(0x1<<2)|0;
	//t=（32*（65+1））/ 66M = 32us
	WTCNT = 1000*1000/32;//1s
	WTDAT = 1000*1000/32; //首次喂狗
}
int main()
{
	//初始化看门狗
	wdt_init();
	//初始化中断控制器
	request_irq(27,wdt_handler);//看门狗是27号中断
	while(1)
	{
		;
	}
	return 0;
}

6.2 编译和运行