第06讲中断系统详解.ppt

嵌入式处理器的结构和编程 中断系统 学习要点 ARM中断系统 中断向量表 LPC2000中断系统 VIC中断控制器 ARM体系的中断系统 只要正常的程序流被暂时中止，处理器就进入异常模式。 例如响应一个来自外设的中断。 在处理异常之前，ARM7TDMI内核保存当前的处理器状态，这样当处理程序结束时可以恢复执行原来的程序。 对于每一个异常事件，都有一个与之相对应的处理程序，它们是关联在一起的，并以一张一维表的格式存储在存储器的固定单元中。这张指定了各异常中断及其处理程序的对应关系的表，称为异常向量表。 异常优先级 当多个异常同时发生时，一个固定的优先级系统决定它们被处理的顺序： 异常的入口和出口处理 如果异常处理程序已经把返回地址拷贝到堆栈，那么可以使用一条多寄存器传送指令来恢复用户寄存器并实现返回。 异常的入口和出口处理 复位异常 当nRESET信号被拉低时，ARM处理器放弃正在执行的指令。 当你RESET信号再次变为高电平时，ARM处理器执行以下操作： 强制M[4:0]=10011，系统进入管理模式； 将CPSR的I和F置位，禁止中断和快速中断； 将CPSR的T清零，处理器出入ARM状态； 强制PC清零； 系统返回ARM状态并回复执行。 中断请求 中断请求（IRQ）异常是一个由nIRQ输入端的低电平所产生的正常中断。 IRQ的优先级低于FIQ。任何时候在一个特权模式下，都可通过置位CPSR中的I 位来禁止IRQ。 不管异常入口是来自ARM状态还是Thumb状态，FIQ处理程序都会通过执行下面的指令从中断返回： SUBS PC,R14_fiq,#4 启动代码中的异常向量表的构建 一般在32位ARM应用系统中，大多数采用C语言进行软件编程。但是在运行应用代码前需要进行系统初始化。 常用一个汇编文件作启动代码，它可以实现： 异常向量表定义 堆栈初始化 系统变量初始化 中断系统初始化 I/O初始化 地址重映射等操作。 位于启动代码中的异常向量表 位于启动代码中的异常向量表 位于启动代码中的异常向量表 有效用户代码的判别 有效用户代码的判别 有效用户代码的判别 有效用户代码的判别 向量中断控制器（VIC） ARM7TDMI内核具有两个中断输入，分别为IRQ中断和FIQ中断。 但是芯片内部有许多中断源，最多可以有32个中断输入请求。 向量中断控制器的作用就是允许哪些中断源可以产生中断、可以产生哪类中断、产生中断后执行哪段服务程序。 中断源列表 中断源列表 中断源列表 允许中断源产生中断 芯片内部许多部件都可以作为中断源。 比如通过串口发送一段数据，可以选择在一批发送结束后产生中断，然后在中断服务程序中发送下一批数据。 允许中断源产生中断由寄存器VICIntEnable和VICIntEnClr控制。 前者使能中断，后者禁止中断。 选择中断类型——中断或快速中断，通过寄存器VICIntSelect控制。 以上三种寄存器时中断控制器的控制寄存器。 VICIntEnable和VICIntEnClr VICIntSelect 中断类型 中断输入请求可以在VIC中被设置为以下三类： FIQ中断：具有最高优先级； 向量IRQ中断：具有中等优先级； IRQ和FIQ是相对应的，FIQ优先级更高，速度更快，实现过程却是相似的。 非向量IRQ中断：具有最低优先级； 向量中断的参数设置 VIC最多支持16个向量IRQ中断，这些中断被分为16个优先级，并且为每个优先级指定一个服务程序入口地址。 排队过程：“座次法” 在发生向量IRQ中断后，相应优先级的服务程序入口地址被装入向量地址寄存器VICVectAddr中，通过一条ARM指令即可跳转到相应的服务程序入口处，所以向量IRQ中断具有较快的中断响应。 “座次法” VICVectCntl和VICVectAddr介绍 VICVectCntl0～15和VICVectAddr0～15两类寄存器与向量IRQ中断设置有关。 前者为中断源分配向量IRQ中断的优先级； 后者为该中断优先级设置服务程序入口地址。 寄存器名称最后的数字同时也代表该寄存器控制的向量IRQ中断的优先级，数值越小优先级越高。 注意：如果将同一个中断源分配给多个使能的向量IRQ中断，那么该中断源发生中断时，会使用最高优先级（最低编号）的寄存器设置。 VICVectCntl和VICVectAddr 非向量IRQ中断 任何中断源都可以设置为非向量IRQ中断。 它与向量IRQ中断的区别在于前者不能为每个非向量IRQ中断源设置服务程序地址，而是所有的非向量IRQ中断都共用一个相同的服务程序入口地址。 当有多个中断源被设置为非向量IRQ中断时，需要在用户程序中识别中断源，并分别作出处理。所以非向量IRQ中断响应延时相对较长。 VICDefVectAdd