S3C44B0的IRQ向量中斷模式和非向量中斷模式的概念：


注：arm7的工作模式是arm7的這個(gè)內(nèi)核提供的，而廠商在生產(chǎn)時(shí)，在arm7這個(gè)內(nèi)核的基礎(chǔ)上，外擴(kuò)了各種中斷及其相關(guān)的中斷控制器，而這些中斷發(fā)生一般會進(jìn)入IRQ模式，這點(diǎn)很好理解。

（1）向量中斷模式（IRQ支持，F(xiàn)IQ不支持）
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生IRQ中斷時(shí)候，cpu的PC會讀取位于0x18處的IRQ中斷指令（也就是說跳到地址0x18處去執(zhí)行指令），然后CPU自動讀取對應(yīng)于該中斷源確定地址上的指令取代0x18處的指令（這個(gè)過程是由系統(tǒng)自動完成的，不需要用戶編程），通過跳轉(zhuǎn)指令，系統(tǒng)就直接跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)地址，這樣節(jié)省了中斷處理時(shí)間，提高中斷處理速度。——通俗點(diǎn)說，如果采用了向量中斷模式，一旦發(fā)生中斷，CPU就會跳到相應(yīng)的地址來執(zhí)行指令。例如ADC中斷的向量地址為0xC0,一旦發(fā)生ADC中斷，PC就先跳到了地址0x18再跳到0xC0上來執(zhí)行命令，但對于用戶來說，就跟一發(fā)生中斷就直接跳到了0xC0上沒有區(qū)別，這個(gè)先跳到0x18的過程可以忽略不計(jì)，由系統(tǒng)自動完成。如果在0xC0處放如下代碼： ldr PC , =HandlerADC ，當(dāng)ADC中斷產(chǎn)生的時(shí)候系統(tǒng)會自動跳轉(zhuǎn)到HandlerADC函數(shù)中。

（2）非向量中斷模式

這種模式處理方式是一種傳統(tǒng)的中斷處理方法，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生中斷的時(shí)候，系統(tǒng)將interrupt pending寄存器中對應(yīng)標(biāo)志位置位（當(dāng)然向量中斷模式也有這步發(fā)生），然后跳轉(zhuǎn)到地址0x18處。用戶需要在地址0x18處寫一個(gè)統(tǒng)一中斷函數(shù)，該函數(shù)通過讀取interrupt pending寄存器中對應(yīng)標(biāo)志位，來判斷中斷源，并根據(jù)優(yōu)先級關(guān)系再跳到對應(yīng)中斷源的處理代碼中。

二、向量中斷模式的啟動代碼分析及編程。

1、中斷向量模式中，具體實(shí)現(xiàn)如下：

中斷服務(wù)入口地址處，寫入一個(gè)調(diào)用宏的指令（類似于子程序），這個(gè)宏是一個(gè)“加載程序”，把中斷服務(wù)的首地址裝載于pc中。具體調(diào)用一個(gè)框圖來表示,結(jié)合以下的程序理解，接下來還有一個(gè)針對框圖的具體的講解。以ADC中斷為例子：



注：（1）步驟①②③在出現(xiàn)在44binit.s，詳見我的啟動代碼中的注釋。

（2）_ISR_STARTADDRESS的定義在option.inc中：

_ISR_STARTADDRESS EQU 0xc7fff00

（3）步驟④在44b.H中定義：

#define pISR_ADC (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20))

（4）在main.C或者其他的c文件里，寫入：

void __IRQ ISR_ADC（）{……}和pISR_ADC=（unsignde）ISR_ADC

必須加入在中斷服務(wù)程序中__IRQ，以高速編譯器這個(gè)是一個(gè)中斷服務(wù)程序，這樣編譯器會在編譯時(shí)候加上返回用戶模式的代碼，以實(shí)現(xiàn)中斷后程序的自動返還。

2、具體的代碼解釋：

從上面的流程圖看出，44B0 中斷系統(tǒng)中有兩張中斷轉(zhuǎn)移表，經(jīng)過二重轉(zhuǎn)移才跳到中斷處理程序。第一張中斷向量表由硬件決定，所在區(qū)域?yàn)镽OM（flash），地址空間從0X00開始，其中0X00-0X1C為異常向量入口地址，0X20-0XC0為中斷向量入口地址。另一張中斷向量表在RAM 中，可以隨便改，其位置在程序連接后才定。由于 RAM 放在地址空間的高端（距離中斷向量超過了 32M），為了從第一張中斷向量表跳到第二張中斷向量表，故在第一張中斷向量表對應(yīng)位置上寫上 ldr PC,# interrupt_service 如：ldr PC,=HandlerEINT4567。

（1） 一級中斷向量表 以下為匯編代碼片斷，詳見44B0數(shù)據(jù)手冊11章——中斷控制器）

AREA Init,CODE,READONLY
;說明：關(guān)鍵字ENTRY告訴編譯器保留這段代碼；從代碼看Init段就是要寫入0x00地址的原始中斷向量，因此把這個(gè)文件編譯生成的44binit.O和Init填入ADS-Linker-Layout頁對應(yīng)項(xiàng)中。【這樣編譯器會把該段代碼編譯到0X0地址。】

ENTRY ;ENTRY程序入口標(biāo)號需要頂格式寫，否則出錯。

b ResetHandler ;復(fù)位異常 0x0000 0000
b HandlerUndef ;未定義異常 0x0000 0004
b HandlerSWI ;軟件中斷異常 0x0000 0008
b HandlerPabort ;指令預(yù)取異常 0x0000 000C
b HandlerDabort ;數(shù)據(jù)預(yù)取異常 0x0000 0010
b . ;保留 0x0000 0014
b HandlerIRQ ;外部中斷外設(shè)中斷都是在這里擴(kuò)展的 0x0000 0018
b HandlerFIQ ;快速中斷 0x0000 001C

VECTOR_BRANCH
ldr pc,=HandlerEINT0 ;mGA H/W interrupt vector table 0x00000020
ldr pc,=HandlerEINT1 ;
ldr pc,=HandlerEINT2 ;
……

……

b .
ldr pc,=HandlerADC ;mGKB 0x0000 00C0
b . ;
b . ;
b . ;
b . ;
b . ;mGKB
b .
b .
;0xe0=EnterPWDN
ldr pc,=EnterPWDN

LTORG

通過這段代碼,就在44B0的ROM中以0x00為起始地址的地方建立起了一張中斷向量表，而且這個(gè)表的順序完全符合44B0數(shù)據(jù)手冊中對中斷向量地址的定義要求。



2、 二級中斷向量表 ^ _ISR_STARTADDRESS ；一般為 #define _ISR_STARTADDRESS 0xc7fff00

HandleReset # 4

HandleUndef # 4

HandleSWI # 4

HandlePabort # 4

HandleDabort # 4

HandleReserved # 4

HandleIRQ # 4

HandleFIQ # 4

;Do not use the label ’IntVectorTable’,

;because armasm.exe can not recognize this label correctly.

;the value is different with an address you think it may be.

;IntVectorTable

HandleADC # 4

HandleRTC # 4

……

……

HandleEINT2 # 4

HandleEINT1 # 4

HandleEINT0 # 4 ;0xc1(c7)fff84

END

這段第一行 “^” 符號表示在RAM區(qū)開辟空間，就是偽代碼中的MAP。

^ _ISR_STARTADDRESS 表示在RAM的_ISR_STARTADDRESS處開辟一段空間。這里開辟的空間是用來存放中斷服務(wù)程序及其他異常處理程序地址的。每個(gè)中斷或其他異常都開辟4個(gè)字節(jié)的空間，這是因?yàn)镽AM區(qū)的程序地址要4個(gè)字節(jié)才能放得下。而中斷程序的地址是應(yīng)用程序在使用這個(gè)中斷時(shí)，將中斷服務(wù)程序的地址存入這對應(yīng)的空間內(nèi)。



3、 中斷向量表最終指向 一般在44B.H等頭文件能找到對應(yīng)于二級中斷向量表的宏定義：片斷如下

#define pISR_RESET (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x0))

#define pISR_UNDEF (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x4))

#define pISR_SWI (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x8))

#define pISR_PABORT (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0xc))

#define pISR_DABORT (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x10))

#define pISR_RESERVED (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x14))

#define pISR_IRQ (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x18))

#define pISR_FIQ (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x1c))

#define pISR_ADC (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20))

#define pISR_RTC (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x24))

#define pISR_UTXD1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x28))

#define pISR_UTXD0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x2c))

……

……

#define pISR_EINT2 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x7c))

#define pISR_EINT1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x80))

#define pISR_EINT0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x84))

一般在C文件中將自定義的中斷服務(wù)子程序地址放進(jìn)對應(yīng)宏中，如：

pISR_TIMER0 = (int) time_interrupt()



2、向量中斷和非向量中斷模式的詳細(xì)源碼分析

（1）向量中斷

在1中講到當(dāng)發(fā)生IRQ中斷時(shí)，中斷控制器會在數(shù)據(jù)總線上加載分支指令跳到相應(yīng)中斷源的向量地址，即一級中斷向量表中對應(yīng)的中斷向量入口地址。

ldr pc,=HandlerEINT0 ; 0x20

ldr pc,=HandlerEINT1

……

ldr pc,=HandlerTIMER0 ; 0x60

ldr pc,=HandlerTIMER1

……

ldr pc,=HandlerADC ; 0xb4

……

由上述代碼可知，程序會跳轉(zhuǎn)到HandlerXXX中，定義如下：

HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ

HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ

HandlerUndef HANDLER HandleUndef

HandlerSWI HANDLER HandleSWI

HandlerDabort HANDLER HandleDabort

HandlerPabort HANDLER HandlePabort

HandlerADC HANDLER HandleADC

HandlerRTC HANDLER HandleRTC

……

HandlerEINT1 HANDLER HandleEINT1

HandlerEINT0 HANDLER HandleEINT0

HandlerXXX HANDLER HandleXXX為一個(gè)匯編宏，定義如下：

MACRO

$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel

$HandlerLabel

;由于ADS僅支持FD（滿遞減）型堆棧

sub sp,sp,#4 ;將堆棧退一個(gè)字用于保存下面用到的R0

stmfd sp!,{r0} ;將R0壓入堆棧

ldr r0,=$HandleLabel ;將HandleLabel的地址賦給R0

ldr r0,[r0] ;將HandleLabel的地址指向的內(nèi)容(實(shí)際的執(zhí)行地址)賦給R0

str r0,[sp,#4] ;將對應(yīng)的中斷函數(shù)首地址入棧保護(hù)

ldmfd sp!,{r0,pc} ;將中斷函數(shù)的首地址出棧，放入PC中

MEND

由上宏定義可知，程序又跳到HandleXXX中執(zhí)行，即二級中斷向量表中的地址。為此綜上所述，便可跳到對應(yīng)的中斷服務(wù)子程序地址，執(zhí)行中斷！

（2）非向量中斷

前面講過，一旦產(chǎn)生IRQ中斷，微控制器會切換到IRQ模式，并且跳轉(zhuǎn)到一級向量表0x0000018地址處執(zhí)行程序；而FIQ則跳到0x000001C地址處。即

ENTRY

b ResetHandler ;復(fù)位異常 0x0000 0000
……
b HandlerIRQ ;外部中斷 0x0000 0018
b HandlerFIQ ;快速中斷 0x0000 001C
……

然后跳轉(zhuǎn)到宏HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ 或 HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ。

由以下代碼可知，HandleIRQ最終對應(yīng)的是IsrIRQ地址標(biāo)號。

;****************************************************

;* Setup IRQ handler *

;****************************************************

ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is needed

ldr r1,=IsrIRQ str r1,[r0]

上述代碼位于ResetHandler為標(biāo)號的匯編代碼段內(nèi)，板子上電或復(fù)位后，都要從位于0x0執(zhí)行b ResetHandler 的指令跳轉(zhuǎn)到ResetHandler為標(biāo)號的匯編代碼段處執(zhí)行，也就將HandleIRQ初始化為IsrIRQ。IsrIRQ代碼段如下：

IsrIRQ ;using I_ISPR register.

sub sp,sp,#4 ;reserved for PC

stmfd sp!,{r8-r9}

;IMPORTANT CAUTION

;if I_ISPC is not used properly, I_ISPR can be 0 in this routine.

ldr r9,=I_ISPR

ldr r9,[r9]

cmp r9, #0x0 ;If the IDLE mode work-around is used, r9 may be 0 sometimes.

beq %F2 ;相等就向后搜索跳轉(zhuǎn)標(biāo)號2.

mov r8,#0x0

0

movs r9,r9,lsr #1

bcs %F1 ;>= 就向后搜索跳轉(zhuǎn)標(biāo)號1.

add r8,r8,#4

b %B0 ;向前搜索跳轉(zhuǎn)標(biāo)號0.

1

ldr r9,=HandleADC

add r9,r9,r8 ;以HandleADC（r9）為基址，r8對應(yīng)所發(fā)生中斷源的偏移量

ldr r9,[r9] ;結(jié)果為二級中斷向量表中對應(yīng)中斷標(biāo)號地址HandleXXX

str r9,[sp,#8]

ldmfd sp!,{r8-r9,pc}

2

ldmfd sp!,{r8-r9}

add sp,sp,#4

subs pc,lr,#4

上述這段程序就是用來處理非向量中斷（比向量中斷方式多執(zhí)行的代碼段），具體判斷I_ISPR中各位是否置1 置1表示目前此中斷等待響應(yīng)（每次只能有一位置1），從最高優(yōu)先級中斷位開始判斷，檢測到等待服務(wù)，中斷就將pc置為中斷服務(wù)函數(shù)首地址。這段代碼就是向量中斷和非向量中斷區(qū)別的根本所在，向量中斷利用硬件計(jì)算，直接通過一級中斷向量表中0X20-0XC0中斷向量入口地址跳轉(zhuǎn)到二級中斷向量表中對應(yīng)的HandleXXX地址，省掉了這段代碼的操作。