S3C2440—12.按键中断
一. 总体
要驱动按键中断控制LED亮灭，程序要进行如下几部分操作：
- 在start.S中对CPSR寄存器中清除I位，使能IRQ,这是大前提
- 根据原理图找出按键对应的外部中断，对外部中断对应引脚做相应配置，使能相应的外部中断：EINTMASK
- 开启中断使能：INTMSK要设置
- 编写C中断处理函数，通过INTOFFSET、EINTPEND确定哪个中断触发，并做相应处理，还要清除中断标志位
- 编写start.S中的IRQ异常处理函数
二. CPSR设置
CPSR的IRQ中断使能位不使能，都行不通，我就找bug找了一天。。。
在代码重定位之后就对CPSR的I位清零，并且分配栈指针，如下：
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr */
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
bic r0, r0, #(1<<7) /* 清除I位, 使能中断 */
msr cpsr, r0
/* 设置 sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
CPU再运行程序的时候，会自动使用栈，栈指针sp在调用C程序之前就要设定。 CPU的内存RAM空间存放规律一般是分段的，从地址向高地址，依次为：程序段（.text），BSS段，然后上面还可能会有堆空间，然后最上面才是堆栈段，这样安排堆栈，是因为堆栈的特点决定的，所以堆栈的指针SP初始化一般在堆栈段的高地址，也就是内存的高地址，然后让堆栈指针向下增长（其实就是递减）。这样做的好处就是堆栈空间远离了其他段，不会跟其他段重叠，造成修改其他段数据，而引起不可预料的后果，还有设置堆栈大小的原则，要保证栈不会下溢出到数据空间或者程序空间。所谓堆栈溢出，是指堆栈指针SP向下增长到其他段空间，如果栈指针向下增长到其他段空间，称为堆栈溢出。堆栈溢出会修改其他空间的值，严重情况下可造成死机.
三. 中断源设置
中断源的设置，主要是三点：
- 配置按键引脚为外部中断模式
- 配置外部中断的触发方式：上升沿、下降沿都触发
- 使能相应的外部中断线（EINT0~3默认开启使能）
通过查看板子的原理图获取按键对应的引脚，以及对应的外部中断线，中断源配置的代码如下：
/* 中断源（按键引脚）初始化
* EINT0 EINT2 EINT11 EINT19
* GPF0 GPF2 GPG3 GPG11
* S2 S3 S4 S5
* 说明：配置按键对应的引脚、配置中断触发方式
*/
void Exti_SoucreKeyInit( void )
{
/* GPF0、2配置为外部中断引脚模式 */
GPFCON &= ~( (3<<0)|(3<<4) );
GPFCON |= ( (2<<0)|(2<<4) );
/* GPG3、11配置为外部中断引脚模式 */
GPGCON &= ~( (3<<6)|(3<<22) );
GPGCON |= ( (2<<6)|(2<<22) );
/* EXTINTx 外部中断控制寄存器设置中断触发模式：上升沿、下降沿都触发 配置相应位为11x */
EXTINT0 |= ( (7<<0)|(7<<8) ); //EXINT0、2
EXTINT1 |= (7<<12); //EXINT11
EXTINT2 |= (7<<12); //EXINT19
/* EINTMASK 外部中断使能寄存器，开启对应的外部中断，清零开启 */
EINTMASK &= ~( (1<<11)|(1<<19) ); //EINT0~3默认开启使能
}
四. 中断控制器设置
根据中断的流程图来配置，先分析一下各个寄存器：
-
MODE用来配置中断的模式，可以选择中断模式为FIQ，这里我们只使用IRQ，所以MODE寄存器不需要设置，如图：默认是IRQ
-
MASK相当于使能位（默认是屏蔽的），所以要清零INTMASK寄存器使能相应的中断。设置INTMASK来使能：
-
读取INTPND可以得到当前正在处理的中断是哪一个，因为可能存在多个中断请求在排队，优先级问题。配合OFFSET寄存器使用效果更加。
而且不需要手动清除INTPND，在清除SRCPND的时候，INTPND会自动清除
-
SRCPND寄存器用来产看发生请求的中断控制线（中断源）：
外部中断是without sub-register的，所以中断的请求直达SRCPND，所以可以通过SRCPND寄存器来显示是否有中断请求，相当于中断标志位，所以在处理中断之后需要清除SRCPND。
所以在初始化中断控制器的时候，只要打开使能位即可，就是配置一下INTMASK就可以。SRCPND和INTPND是在中断处理函数里使用的，判断是哪一个中断请求的
中断控制器有关的初始化代码如下：
/* 中断控制器初始化
* 说明：开启中断使能，在EINTMASK、INTMSK中，只有EINT0~3是默认不屏蔽的
*/
void Exti_InterruptControlInit( void )
{
/* 开启中断使能 */
INTMSK &= ~( (1<<0)|(1<<2)|(1<<5) );
}
五. C中断处理函数
在C中断处理函数中，要分辨中断请求，根据相应的中断请求做出回应，我使用按键来控制三个LED的亮灭状态，具体代码如下：
#define LED1_ON GPFDAT &= ~(1<<4)
#define LED2_ON GPFDAT &= ~(1<<5)
#define LED3_ON GPFDAT &= ~(1<<6)
#define LED1_OFF GPFDAT |= (1<<4)
#define LED2_OFF GPFDAT |= (1<<5)
#define LED3_OFF GPFDAT |= (1<<6)
/* 中断处理函数
* 说明：触发外部中断后，进入中断处理函数，通过SRCPND来判断触发了哪一个中断，从而进行相应的操作。退出时要清理中断
*/
void Exti_ProcessingInterrupt( void )
{
unsigned int temp = INTOFFSET;
unsigned int reset = 0;//用来清零up,
puts("\n\rIRQ!\n\r");
/* 可以通过INTOFFSET寄存器的值来直接判断哪个中断触发了 */
if( temp==0 ) //EINT0
{
if(GPFDAT&(1<<0)) //引脚高电平，按键按下，点亮LED
{
LED1_ON;
}
else
{
LED1_OFF;
}
reset |= (1<<0);
}
else if( temp==2 ) //EINT2
{
if(GPFDAT&(1<<2)) //GPF2
{
LED2_ON;
}
else
{
LED2_OFF;
}
reset |= (1<<2);
}
else if( temp==5 ) //EINT8_23
{
if( EINTPEND&(1<<11) )
{
if(GPGDAT&(1<<3)) //GPG3
{
LED3_ON;
}
else
{
LED3_OFF;
}
}
else if( EINTPEND&(1<<19) )
{
if(GPGDAT&(1<<11)) //GPG11
{
LED1_ON;
LED2_ON;
LED3_ON;
}
else
{
LED1_OFF;
LED2_OFF;
LED3_OFF;
}
}
reset |= (1<<5);
}
/* 清除SRCPND、INTPND标志位 */
EINTPEND |= ( (1<<11)|(1<19) );//写1清除
SRCPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) );
INTPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) );
}
最后还要清除EINTPEND、SRCPND、INTPND中的标志位，不然程序会一直处于中断中。
六. 汇编IRQ异常处理程序
当触发外部中断时，CPU会去中断向量表中IRQ的指令位置，跳转到IRQ的处理程序中，所以首先得在_start之后的0X18处写一个跳转指令，跳转至IRQ处理程序，如下：
_start:
/* 异常向量表 */
bl reset /* 0X0 Reset 上电复位，从0地址开始执行程序，依次：关闭看门狗、配置时钟系统、初始化sdram、拷贝代码到sdram（重定位）、清除.bcc段、进入mian函数 */
bl halt /* 0X4 Undefined instruction */
bl halt /* 0X8 Software Interrupt */
bl halt /* 0XC Abort(prefetch) */
bl halt /* 0X10 Abort(data) */
bl halt /* 0X14 Reserved */
ldr pc, =irq_addr /* 0X18 IRQ */
bl halt /* 0X1C FIQ */
.align 4
irq_addr:
.word do_irq
在do_irq程序中，首先指定栈指针，然后保存现场（注意返回的值是lr-4），然后调用C处理函数，然后恢复现场，如下：
.align 4
do_irq:
ldr sp, =0x33d00000
sub lr, lr, #4 /* 发生中断时，返回值是lr-4 */
stmdb sp!, {r0-r12,lr}
bl Exti_ProcessingInterrupt
ldmia sp!, {r0-r12,pc}^
七. 源码
start.S
.text
.global _start
_start:
/* 异常向量表 */
bl reset /* 0X0 Reset 上电复位，从0地址开始执行程序，依次：关闭看门狗、配置时钟系统、初始化sdram、拷贝代码到sdram（重定位）、清除.bcc段、进入mian函数 */
bl halt /* 0X4 Undefined instruction */
bl halt /* 0X8 Software Interrupt */
bl halt /* 0XC Abort(prefetch) */
bl halt /* 0X10 Abort(data) */
bl halt /* 0X14 Reserved */
ldr pc, =irq_addr /* 0X18 IRQ */
bl halt /* 0X1C FIQ */
.align 4
irq_addr:
.word do_irq
.align 4
do_irq:
ldr sp, =0x33d00000
sub lr, lr, #4 /* 发生中断时，返回值是lr-4 */
stmdb sp!, {r0-r12,lr}
bl Exti_ProcessingInterrupt
ldmia sp!, {r0-r12,pc}^
.align 4
reset:
/* 关闭看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
ldr r1, =0
str r1, [r0]
/* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */
/* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */
ldr r0, =0x4C000000
ldr r1, =0xFFFFFFFF
str r1, [r0]
/* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8 */
ldr r0, =0x4C000014
ldr r1, =0x5
str r1, [r0]
/* 设置CPU工作于异步模式 */
mrc p15,0,r0,c1,c0,0
orr r0,r0,#0xc0000000 //R1_nF:OR:R1_iA
mcr p15,0,r0,c1,c0,0
/* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
* m = MDIV+8 = 92+8=100
* p = PDIV+2 = 1+2 = 3
* s = SDIV = 1
* FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M
*/
ldr r0, =0x4C000004
ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
str r1, [r0]
/* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定
* 然后CPU工作于新的频率FCLK
*/
/* 设置内存: sp 栈 */
/* 分辨是nor/nand启动
* 写0到0地址, 再读出来
* 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
* 否则就是nor启动
*/
mov r1, #0
ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
str r1, [r1] /* 0->[0] */
ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
cmp r1, r2 /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */
moveq sp, #4096 /* nand启动 */
streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */
/* 代码重定位的时候，首先初始化SDRAM，然后拷贝代码，然后清除.bss段（防止内存访问出错），最后执行main函数，main就在重定位的SDRAM中去执行 */
bl sdram_init
/* 重定位text, rodata, data段整个程序 */
bl copy2sdram
/* 清除BSS段 */
bl clean_bss
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr */
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
bic r0, r0, #(1<<7) /* 清除I位, 使能中断 */
msr cpsr, r0
/* 设置 sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
//bl main /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */
ldr pc, =main /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */
.align 4
halt:
b halt
exti.c
#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"
/* LED引脚低电平点亮 */
#define LED1_ON GPFDAT &= ~(1<<4)
#define LED2_ON GPFDAT &= ~(1<<5)
#define LED3_ON GPFDAT &= ~(1<<6)
#define LED1_OFF GPFDAT |= (1<<4)
#define LED2_OFF GPFDAT |= (1<<5)
#define LED3_OFF GPFDAT |= (1<<6)
/* 中断控制器初始化
* 说明：开启中断使能，在EINTMASK中，只有EINT0~3是默认不屏蔽的
*/
void Exti_InterruptControlInit( void )
{
/* 开启中断使能 */
INTMSK &= ~( (1<<0)|(1<<2)|(1<<5) );
}
/* 中断源（按键引脚）初始化
* EINT0 EINT2 EINT11 EINT19
* GPF0 GPF2 GPG3 GPG11
* S2 S3 S4 S5
* 说明：配置按键对应的引脚、配置中断触发方式
*/
void Exti_SoucreKeyInit( void )
{
/* GPF0、2配置为外部中断引脚模式 */
GPFCON &= ~( (3<<0)|(3<<4) );
GPFCON |= ( (2<<0)|(2<<4) );
/* GPG3、11配置为外部中断引脚模式 */
GPGCON &= ~( (3<<6)|(3<<22) );
GPGCON |= ( (2<<6)|(2<<22) );
/* EXTINTx 外部中断控制寄存器设置中断触发模式：上升沿、下降沿都触发 配置相应位为11x */
EXTINT0 |= ( (7<<0)|(7<<8) ); //EXINT0、2
EXTINT1 |= (7<<12); //EXINT11
EXTINT2 |= (7<<12); //EXINT19
/* EINTMASK 外部中断使能寄存器，开启对应的外部中断，清零开启 */
EINTMASK &= ~( (1<<11)|(1<<19) ); //EINT0~3默认开启使能
}
/* 中断处理函数
* 说明：触发外部中断后，进入中断处理函数，通过SRCPND来判断触发了哪一个中断，从而进行相应的操作。退出时要清理中断
*/
void Exti_ProcessingInterrupt( void )
{
unsigned int temp = INTOFFSET;
unsigned int reset = 0;//用来清零up,
puts("\n\rIRQ!\n\r");
/* 可以通过INTOFFSET寄存器的值来直接判断哪个中断触发了 */
if( temp==0 ) //EINT0
{
if(GPFDAT&(1<<0)) //引脚高电平，按键按下，点亮LED
{
LED1_ON;
}
else
{
LED1_OFF;
}
reset |= (1<<0);
}
else if( temp==2 ) //EINT2
{
if(GPFDAT&(1<<2)) //GPF2
{
LED2_ON;
}
else
{
LED2_OFF;
}
reset |= (1<<2);
}
else if( temp==5 ) //EINT8_23
{
if( EINTPEND&(1<<11) )
{
if(GPGDAT&(1<<3)) //GPG3
{
LED3_ON;
}
else
{
LED3_OFF;
}
}
else if( EINTPEND&(1<<19) )
{
if(GPGDAT&(1<<11)) //GPG11
{
LED1_ON;
LED2_ON;
LED3_ON;
}
else
{
LED1_OFF;
LED2_OFF;
LED3_OFF;
}
}
reset |= (1<<5);
}
/* 清除SRCPND、INTPND标志位 */
EINTPEND |= ( (1<<11)|(1<19) );//写1清除
SRCPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) );
INTPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) );
}
main.c
#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"
#include "init.h"
char g_Char = 'A';//.data
int main(void)
{
uart0_init();
Exti_InterruptControlInit();//中断控制器初始化
Exti_SoucreKeyInit();//中断源初始化，按键引脚
led_init();//LED初始化
puts("\n\rProgram Starts!\n\r");
while (1)
{
delay(1000000);
/* 让程序一直在执行，以此衬托中断 */
putchar(g_Char);
g_Char++;
}
return 0;
}
