1-5、ARM开发步步深入之玩转中断

实验目的：触发外部中断，控制LED灯的亮灭，借此掌握S3C2410中断处理操作。

实验环境及说明：恒颐S3C2410开发板H2410。选择开发板上的外部中断EINT0(复用引脚GPF0)引脚作为本次中断的触发源，通过触发这个中断来控制LED灯的亮灭。

实验思路：开发板上电启动后，自动将NandFlash开始的4K数据复制到SRAM中，然后跳转到0地址开始执行。然后设置系统及中断指针，初始化LED灯管脚和中断控制器，之后进入main函数死循环等待中断的发生，若EINT管脚电平发生变化则触发中断，调用中断处理函数点亮/熄灭LED灯。

知识掌握：ARM处理器各种工作模式和S3C2410中断控制器
一、ARM处理器各种工作模式：在这里只需要掌握系统模式和中断模式即可，详细的资料自己search一下。
★各种工作模式：用户模式(User,usr)正常程序执行的模式；系统模式(System,sys)用于运行特权级的操作系统任务；快速中断模式(FIQ,fiq)用于高速数据传输和通道处理；外部中断模式(IRQ,irq)用户通常的中断使用；特权模式(Supervisor,sve)供操作系统使用的一种保护模式；数据访问中止模式(Abort,abt)用于虚拟存储及存储保护；未定义指令中止模式(Undefin- ed,und)用于支持通过软件仿真硬件的协处理器。
★发生中断：ARM处理器对异常中断的响应过程是首先保存处理器当前状态、中断屏蔽位及CPSR寄存器中的各个条件标志位。这是通过将当前程序状态寄存器CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR寄存器中实现的。其次设置当前程序状态寄存器CPSR中相应的位。再次将寄存器LR_mode(R14_mode)设置成返回地址。最后将PC设置成该异常中断的中断向量地址，从而跳转到对应的中断处理程序处执行。
中断返回：首先恢复被中断程序的处理器状态，也就是将SPSR_mode 内容复制到CPSR。然后返回到发生异常中断指令的下一条指令处执行，即将LR_mode(R14_mode)寄存器的内容复制到PC中。
★ARM各异常中断及对应含义：复位(Reset)当处理器复位引脚有效时，系统产生复位，程序跳转到复位异常中断处理程序处执行，复位异常中断的优先级是最高优先级的中断。通常复位产生有下面几种情况：系统加电时、系统复位时、各种不同的ARM处理器的复位有一些区别的，具体的参见后面的实例中的描述；未定义的指令(Undefined instruction)当ARM处理器或者系统中的协处理器认为当前指令未定义时，产生该中断，可以通过该异常中断仿真浮点向量运算；软件中断(Software Interrupt SWI)这是由用户定义的中断指令，可用于用户模式下的程序调用特权操作指令；数据访问中止(Data Abort)数据访问指令的目标地址不存在，或者该地址不允许当前指令访问，处理器产生数据访问中止异常中断；外部中断请求(IRQ)当处理器的外部中断请求引脚有效，或者CPSR寄存器的I控制位被清除时，处理器产生外部中断请求,应用中对于IRQ的中断处理是比较关键的技术；快速中断请求(FIQ)当处理器的外部中断请求引脚有效，或者CPSR寄存器的F控制位被清除时，处理器产生外部中断请求。
二、S3C2410中断控制器
CPU运行过程中得知外部发生不可预知事件的两种方法：查询方式---实现简单，但是占用资源过高；中断方式---实现相对复杂，但是效率高，是常用的方法。使用中断方式时又分为两大类：内部中断和外部中断。
★S3C2410提供了以下内部中断控制寄存器。
●SUBSRCPND寄存器：它用来表示INT_RXD0、INT_TXD0等中断是否发生(注：这些中断是某一大类中断中的子类)，每位对应一个中断。当这些中断发生并且没有被INTSUBMSK寄存器屏蔽，则它们中的若干位将汇集出现在SRCPND寄存器的某一位上。要清除中断，往此寄存器中某位写1。
●INTSUBMSK寄存器：与SUBSRCPND寄存器对应，它用来屏蔽SUBSRCPND寄存器所标识的中断。INTSUBMSK寄存器中某位设置1时，对应的中断被屏蔽。
●SRCPND寄存器：它每一位被用来表示一个/一类中断是否发生。要清除某一位，往此位写1，具体参考数据手册。
●INTMSK寄存器：与SRCPND寄存器对应，用来屏蔽SRCPND寄存器所标识的中断。INTMSK寄存器中某位被设为1时，对应的中断被屏蔽，它只能屏蔽IRQ中断，不能屏蔽FIQ。
●INTMOD寄存器：它某位被设为1时，对应的中断被设为FIQ。同一时间，INTMOD只能有一位被设为1。
●PRIORITY寄存器：当有多个普通中断同时发生时，中断控制器选出最高优先级的中断，首先处理它。中断优先级通过7个仲裁器来完成，每个仲裁器基于一个位仲裁器模式控制(ARB_MODE，对应寄存器的[6:0]位)和选择控制信号(ARB_SEL，对应寄存器的[20:7]位)的两位来处理6个中断请求。
●INTPND寄存器：经过中断优先级选出优先级最高的中断后，这个中断在INTPND寄存器中的相应位被置1，随后CPU进入中断模式处理它，同一时间，此寄存器只有一位被置1。在ISR中，可以根据这个位确定是哪个中断，清除中断时，往此位写入1。
●INTOFFSET寄存器：用来表示INTPND寄存器中哪位被置1了，即INTPND寄存器中位[x]为1时，INTOFFSET寄存器的值为x(x为0-31)。清除SRCPND、INTPND寄存器时，INTOFFSET寄存器被自动清除。
★S3C2410提供了以下外部中断控制寄存器。
24个外部中断占用GPF0~GPF7(EINT0~EINT7)、GPG0~GPG15(EINT8~EINT23)。用这些脚做中断输入，则必须配置引脚为中断，并且不要上拉。
●EXTINT0~EXTINT2寄存器：设定EINT0~EINT23的触发方式。
●EINTFLT0~EINTFLT3寄存器：控制滤波时钟和滤波宽度。
●EINTPEND寄存器：这个是中断挂起寄存器，清除时要写1。当一个外部中断(EINT4~EINT23)发生后，那么相应的位会被置1。为什么没有EINT0~EINT3，看看SRCPND就知道了，里面没有EINT4~EINT23的位子，所以有了EINTPEND。
●EINTMASK寄存器：屏蔽中断用的，某位为1时，此次中断无效。

关键代码解析：
★head.S头文件来初始化，设置中断模式、系统模式的栈，设置好中断处理函数
.text
.global _start
_start:
@中断向量表处理函数，只给出复位和普通中断模式的处理函数，其它异常未使用
    b   Reset
......
@0x18: 中断模式的向量地址
    b   HandleIRQ
@0x1c: 快中断模式的向量地址
HandleFIQ:
    b   HandleFIQ

Reset:                                                @复位处理
    bl  disable_watch_dog               @关门喂狗
    bl init_led                                       @初始化LED
    bl init_irq                                        @初始化中断
    msr cpsr_c, #0xd2                       @进入中断模式
    ldr sp, =3072                                 @设置中断模式栈指针
    msr cpsr_c, #0x5f                        @设置I-bit=0，开IRQ中断
    msr cpsr_c, #0x5f                        @设置I-bit=0，开IRQ中断    
    ldr lr, =halt_loop                           @设置返回地址
    ldr pc, =main                                 @调用main函数
halt_loop:
    b   halt_loop

HandleIRQ:                                         @中断处理
    sub lr, lr, #4                                     @计算返回地址
    stmdb   sp!,    { r0-r12,lr }              @保存使用到的寄存器。注意，此时的sp是中断模式的sp，初始值是上面设置的3072
    
    ldr lr, =int_return                             @设置调用EINT_Handle函数后的返回地址
    ldr pc, =EINT_Handle                    @调用中断服务函数，在interrupt.c中
int_return:
    ldmia   sp!,    { r0-r12,pc }^            @中断返回, ^表示将spsr的值复制到cpsr

★init.c文件实现GPIO及中断的初始化，主要代码：
/*
* LED1-2对应GPF4、GPF5
*/
#define GPF4_out        (1<<(4*2))      // LED1
#define GPF5_out        (1<<(5*2))      // LED2

void init_led(void)
{
    GPFCON |= GPF4_out|GPF5_out;
    GPFDAT |= (0x01<<4);   // 初始状态，LED4熄灭，LED5点亮
  GPFDAT &= (~(0x1<<5));
}

/*
* EINT0复用GPF0
*/
#define GPF0_eint      (2<<(2*0))     // EINT0

/*
* 初始化GPIO引脚为外部中断
* GPIO引脚用作外部中断时，默认为低电平触发、IRQ方式(不用设置INTMOD)
*/
void init_irq(void)
{
    GPFCON  |= GPF0_eint;
    // EINT0使能
    INTMSK   &= ~(1<<0);
    /*
     * 设定优先级：
     * ARB_SEL0 = 00b, ARB_MODE0 = 0，仲裁器1、6无需设置
     */
   PRIORITY &= ~((0x01);
}
★interrupt.c文件实现中断的处理，主要代码：
void EINT_Handle()
{
        unsigned long oft = INTOFFSET;
    
        // EINT0被按下
    GPFDAT |= (0x03<<4);   // 所有LED熄灭
    GPFDAT &= ~(1<<4);      // LED4点亮，LED5熄灭
    GPFDAT |= (1<<5);

        //清中断
    SRCPND &= ~(1<<oft);
    INTPND = 1<<oft;
}