CPU核只有一个中断引脚和一个快速中断引脚。还需要一个中断控制器，中断控制器是外围设备，用于实现多中断引脚、优先级控制等。

1 Interrupt Controller

中断控制器属于外围设备，外接各中断引脚，内接CPU核，控制中断的产生和优先级等。

中断处理框图如下：

s3c2440通过下列寄存器来控制中断控制器：

中断源编号，和寄存器中的位对应：

Source	Bit	Source	Bit	Source	Bit	Source	Bit
INT_ADC	31	INT_UART1	23	INT_UART2	15	nBATT_FLT	7
INT_RTC	30	INT_SPI0	22	INT_TIMER4	14	INT_CAM	6
INT_SPI1	29	INT_SDI	21	INT_TIMER3	13	EINT8_23	5
INT_UART0	28	INT_DMA3	20	INT_TIMER2	12	EINT4_7	4
INT_IIC	27	INT_DMA2	19	INT_TIMER1	11	EINT3	3
INT_USBH	26	INT_DMA1	18	INT_TIMER0	10	EINT2	2
INT_USBD	25	INT_DMA0	17	INT_WDT_AC97	9	EINT1	1
INT_NFCON	24	INT_LCD	16	INT_TICK	8	EINT0	0

子中断源和映射：

SUBSRC	Bit	MAP to Source	SUBSRC	Bit	MAP to Source
INT_AC97	14	INT_WDT_AC97	INT_RXD2	6	INT_UART2
INT_WDT	13	INT_WDT_AC97	INT_ERR1	5	INT_UART1
INT_CAM_P	12	INT_CAM	INT_TXD1	4	INT_UART1
INT_CAM_C	11	INT_CAM	INT_RXD1	3	INT_UART1
INT_ADC_S	10	INT_ADC	INT_ERR0	2	INT_UART0
INT_TC	9	INT_ADC	INT_TXD0	1	INT_UART0
INT_ERR2	8	INT_UART2	INT_RXD0	0	INT_UART0
INT_TXD2	7	INT_UART2

SRCPND

Source pending register，32位，每一位表示一个中断源，中断产生时，对应的位由控制器置1，且不会自动置为0，必须由软件手动置0。如果没有置0，将不停的产生该中断。置0的方法是向SRCPND赋值，对应位为1的，SRCPND中的位将被清掉。

Address

R/W

Description

Reset Value

SRCPND

0x4a000000

R/W

Indicate the interrupt request status.

0 = the interrupt has bot been requested.

1 = the interrupt source has asserted the interrupt request

0x0

INTMOD

Interrupt mode register，32位，表示产生FIQ还是IRQ。1表示FIQ，0表示IRQ。只能有一个FIQ，所以只能有1位为1。

Address

R/W

Description

Reset Value

INTMOD

0x4a000004

R/W

Interrupt mode register

0 = IRQ mode 1 = FIQ mode

0x0

INTMSK

Interrupt mask register，32位，对应位为1，CPU不服务该中断。被masked的中断，对应的SRCPND仍然会被置为1。

Address

R/W

Description

Reset Value

INTMSK

0x4a000008

R/W

Determine which interrupt source is masked.

The masked interrupt source will not be serviced

0 = Interrupt service is available

1 = Interrupt service is masked

0xFFFFFFFF

PRIORITY

Priority register，20位，中断优先级控制寄存器。

Register	Address	R/W	Description	Reset Value
PRIORITY	0x4a00000C	R/W	IRQ priority control register	0x7F

本篇不打算分析优先级。

INTPND

Interrupt pending register，仲裁器选择一个优先级最高的中断后，将INTPND置为1，然后触发CPU该中断。由于INTPND位于优先级逻辑之后，所以只有1位能置为1，那个中断请求产生IRQ到CPU。中断服务程序中，可以通过该寄存器判断是哪个中断。和SRCPND类似，需要在ISR中手动清除被设置的位，清除方法和SRCPND相同。

Address

R/W

Description

Reset Value

INTPND

0x4a000010

R/W

Indicate the interrupt request status.

0 = the interrupt has bot been requested.

1 = the interrupt source has asserted the interrupt request

0x0

快速中断模式，对应的位不会打开，INTPND只服务IRQ模式。

INTOFFSET

Interrupt offset register，这个就是INTPND的位的整数，如16，便于获取中断的编号。清除SRCPND和INTPND时自动清除。

Register	Address	R/W	Description	Reset Value
INTOFFSET	0x4a000014	R/W	Indicate the interrupt request status.	0x0

SUBSRCPND

Sub source pending register，14位，表示子中断，多个子中断对应到主中断。

Address

R/W

Description

Reset Value

SUBSRCPND

0x4a000018

R/W

Indicate the interrupt request status.

0 = the interrupt has bot been requested.

1 = the interrupt source has asserted the interrupt request

0x0

和SRCPND需要在ISR中手动清除，清除方法相同。

INTSUBMSK

Interrupt sub mask register，用来屏蔽子中断。和SUBMSK类似。

Address

R/W

Description

Reset Value

INTSUBMSK

0x4a00001C

R/W

Determine which interrupt source is masked.

The masked interrupt source will not be serviced

0 = Interrupt service is available

1 = Interrupt service is masked

0xFFFF

注意，中断的清除顺序必须从前往后清除：SUBSRCPND->SRCPND->INTPND。否则高处被清除后会被重新触发置位。

2 ARM920T Core

程序状态寄存器(CPSR)的F位和I位控制是否接收FIQ和IRQ，如果设置为1，则不接收对应类型的中断。

发生异常时，处理器先执行下列操作，再跳转到vector table，这些操作由硬件自动完成：

根据接收到的中断类型，切换到对应的处理器模式。
将之前模式的CPSR拷贝到新模式的SPSR。
将之前模式的PC保存到新模式的LR。
禁止中断（设置CPSR的对应位），或者IRQ，或者IRQ与FIQ。
跳转到vector table对应的入口。

异常中断发生时，跳转到异常入口处执行，同时通常也意味着模式切换：

中断名称	跳转入口地址	含义
复位	0x0	复位引脚有效时，系统产生复位异常中断。
未定义指令	0x4
软中断 SWI	0x8
指令预取中止 prefech abort	0x0c	预取的指令地址不存在，或不允许访问。
数据访问中止 Data abort	0x10
外部中断请求	0x18
快速中断请求	0x1c

Link Register Offset

中断发生时，处理器将当前PC赋值给中断模式的LR，而PC是当前执行指令地址加8，从中断返回时，我们要执行被中断的下一条指令，所以，应该跳转到LR-4。

Non-nested interrupt handling

这是最简单的，只要在中断返回前关闭中断即可。

Nested interrupt handling

下一篇学习

3 实战

我手头上的JZ2440开发板，按键和LED引脚映射如下：

实现按一个键就开始闪一段时间对应的灯，之后进入熄灭状态。

代码如下：

start.S

    .text
    .global _start
_start:
    b reset
    b loop
    b loop
    b loop
    b loop
    b loop
    b int
    b loop
reset:
    ldr sp, =4096
    bl init
    bl main
    b loop
int:
   sub lr, lr, #4
   stmdb sp!, {r0-r12,lr}
   bl irq_handler
   ldmia sp!, {r0-r12,pc}^
loop:
    b loop

如上，vector table实现了reset和中断的跳转。

reset处理：设置栈，跳转到init()执行相关初始化。跳转到main()。

int处理：中断处理返回后，应该跳转到下一条指令执行，所以先将lr减4，然后保存栈，这里stmdb等价于stmfd，保存栈后就可以跳转到中断处理函数执行，返回后，恢复栈。

init.c

100

101

102

103

104

105

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107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

// watchdog
#define     WTCON           (*(volatile unsigned long *)0x53000000)
 
#define     GPFCON           (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
#define     GPFDAT           (*(volatile unsigned char *)0x56000054)
#define     GPGCON          (*(volatile unsigned long *)0x56000060)
 
#define     EINTMSK        (*(volatile unsigned long *)0x560000a4)
#define     EINTPND        (*(volatile unsigned long *)0x560000a8)
 
typedef unsigned long uint32_t;
typedef unsigned char uint8_t;
 
struct S3C2440_INT_CONT
{
    uint32_t SRCPND;
    uint32_t INTMOD;
    uint32_t INTMSK;
    uint32_t PRIO;
    uint32_t INTPND;
    uint32_t INTOFFSET;
    uint32_t SUBSRCPND;
    uint32_t INTSUBMSK;
};
 
volatile struct S3C2440_INT_CONT *intcont = (volatile struct S3C2440_INT_CONT *)0x4a000000;
 
void disable_watchdog()
{
    WTCON = 0; 
}
 
void init_gpio()
{
#define set_gpio(r,v,n) r &= ~(3 << 2*n); r |= (v << 2*n)
     
    unsigned long r1 = GPFCON;
    unsigned long r2 = GPGCON;
 
    // 4,5,6 LED output mode
    set_gpio(r1,1,4);
    set_gpio(r1,1,5);
    set_gpio(r1,1,6);
 
    // 0(EINT0),2(EINT2) Button INT Mode
    set_gpio(r1,2,0);
    set_gpio(r1,2,2);
 
    // 3(EINT11) BUtton INT Mode
    set_gpio(r2,2,3);
 
    GPFCON = r1;
    GPGCON = r2;
}
 
void init_interrupt_controller()
{
    // enable EINT11
   EINTMSK &= ~(1 << 11); 
 
   intcont->INTMSK = ~ ((1<<0)|(1<<2)|(1<<5));
}
 
void init()
{
    disable_watchdog();
 
    init_gpio();
 
    init_interrupt_controller();
      
    asm volatile (
        "msr cpsr_c, #0xd2\n\t"     // enter IRQ mode
        "ldr sp, =3072\n\t"         // set IRQ mode stack
        "msr cpsr_c, #0x53");       // re-enter svc mode and enable IRQ and FIQ
 
}
 
void main()
{
     int i = 0;
 
    while (1)
    {
        i++;
        if (i == 300) {
            GPFDAT = -1;
            i = 0;
        }
    } 
}
 
void irq_handler()
{
    unsigned long off = intcont->INTOFFSET;
    unsigned long led = 0;
    int i = 0;
    int j = 30;
 
    if (off == 0)
        led = 6;
    else if (off == 2)
        led = 5;
    else if (off == 5)
        led = 4;
 
    if (led != 0)
    while (1)
    {
        i++;
        if (i == 10000) {
            GPFDAT = -1;
        }
        else if (i == 20000) {
            GPFDAT = ~(1 << led);
            j--;
            i = 0;
            if (j == 0)
                break;
        }
    }
     
    // clear int
    if (off == 5) {
        EINTPND = 1 << 11;
    }
    intcont->SRCPND = 1 << off;
    intcont->INTPND = 1 << off;
}

init()关看门狗，设置GPIO模式，LED设置为output，按键设置为中断模式。设置中断，主要是清除对应的掩码。最后通过修改CPSR进入中断模式，设置中断模式的栈，然后在返回svc模式，同时开启中断，整个初始化完成。

main()死循环，关闭所有灯。

irq_handler()获取是哪个中断，闪对应的灯，然后清除中断源。

后话思考：

1 可嵌套中断，只有高优先级的中断才可以打断低优先级的中断。因为中断处理时，不会清除中断控制器中的源，中断控制只会冒泡高优先级的中断。

2 可嵌套中断应该在非中断模式执行，因为如果在中断模式执行，而中断处理代码有函数调用，那么LR被当前PC覆盖，导致之前的中断处理代码无法从函数返回。通常使用system模式执行可嵌套中断。

3 中断由于优先级低或者中断暂时被屏蔽时，中断控制器仍然会保持对应的中断，当中断在后续仍然可以被处理。这样保证中断不会丢失。如在非嵌套中断，一个中断在处理，按了另外一个中断键，那么该中断处理完毕后，会执行新的中断。

下一节将学习可嵌套中断。

参考

[1] Ahmed Fathy Mohammed Abdelrazek. Exception and Interrupt Handling in ARM.

http://www.iti.uni-stuttgart.de/~radetzki/Seminar06/08_report.pdf

[2] Chapter 5, Handling Processor Exceptions. ARM Developer Suite v1.2. Developer Guide.

[3] A2.6 Exceptions. ARM ARM

[4] Chapter 9. Exception and Interrupt Handling. ARM sytem developer's guide, Designing and optimizing system software.

ILD

1 Interrupt Controller

2 ARM920T Core

3 实战

后话思考：

参考