韦东山嵌入式Linux学习----012 按键中断

其他 2020-04-12 10:58:18 阅读次数: 0

按键中断

/*
 *硬件平台：韦东山嵌入式Linxu开发板（S3C2440.v3）
 *软件平台：运行于VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系统
 *参考资料：https://wenku.baidu.com/view/6e2a774a336c1eb91a375d64.html， S3C2440datasheet，开发版原理图，《ARM体系与编程》杜春雷
*/

目录

一、什么是中断

       中断：也称为异步中断。因此它是由其他硬件设备依照 CPU 时钟信号随机产生，即意味着中断能在指令之间发生。
       中断又分为外部可屏蔽中断(INTR)和外部非屏蔽中断（NMI），所用I0设备产生的中断请求均引起可屏蔽中断。通过按键可以实现按键中断。

二、如何设置按键中断

1、电路分析

在这里插入图片描述

由原理图可知
按键S2-EINT0-GPF0                  按键S3-EINT2-GPF2
按键S4-EINT11-GPG3                 按键S5-EINT19-GPG11

2、中断函数编写思路

        1、进行初始化设置：
   {
        ①设置中断，使器件能发出中断信号
        ②设置中断控制器，使他能发出中断信号给CPU
        ③设置CPU，开中断（CPSR中的I位为中断总开关）
   }
        2、处理时，需分辨中断源
        3、处理完需清除中断

        以上设置都需要通过设置相关寄存器来设置

三、如何配置寄存器

        通过查询手册可知，需要配置下列寄存器

1、设置中断，使器件能发出中断信号

1.1 初始化GPXCON，使按键为中断触发引脚

在这里插入图片描述

GPFCON &=~((3<<0)|(3<<4));
GPFCON |= ((2<<0)|(2<<4)); //设置S2、S3

在这里插入图片描述

GPGCON &=~((3<<6)|(3<<22));
GPGCON |= ((2<<22)|(2<<6)); //设置S4、S5

1.2 配置EXTINTn寄存器，外部中断为双边沿触发

在这里插入图片描述

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EXTINT0 |= ((7<<0)|(7<<8)); //设置 EINT0、EINT2

在这里插入图片描述

 EXTINT1 |= (7<<12); //设置EINT11

在这里插入图片描述

EXTINT2 |= (7<<12); //设置EINT19

3.3 配置EINTMASK寄存器，允许EINT0,EINT2,EINT11,ENIT19向中断控制器发生中断

        ！其中EINT0-EINT3的中断信号不需要配置,可以直接到达中断控制器！

在这里插入图片描述

EINTMASK &=~ ((1<<11)|(1<<19)); //使能EINT11,19

2、设置中断控制器，使他能发出中断信号给CPU

在这里插入图片描述

       分析：中断请求由硬件产生，根据中断源类型分别将中断信号送到SUBSRCPND（SubSourcePending）和SRCPND(SourcePending)寄存器，
SUBSRCPND是子中断源暂存寄存器，用来保存子中断源信号，SRCPND是中断源暂存寄存器，用来保存中断源信号。中断信号可通过编程方式屏蔽掉，SUBMASK是子中断源屏蔽寄存器，可以屏蔽指定的子中断信号， MASK功能同SUBMASK用来屏蔽中断源信号。中断分为两种模式：一般中断的和快速中断，MODE是中断模式判断寄存器，用来判断当前中断是否为快速中断，如果为快速中断直接将快速中断信号送给ARM内核，如果不是快速中断，还要将中断信号进行仲裁选择。S3C2440A支持多达60种中断，很有可能多个硬件同时产生中断请求，这时要求中断控制器做出裁决，Priority是中断源优先级仲裁选择器，当多个中断产生时，选择出优先级最高的中断源进行处理，INTPND是中断源结果寄存器，里面存放优先级仲裁出的唯一中断源。
（摘自：https://www.cnblogs.com/mr-raptor/archive/2011/06/20/2347673.html）
        在INTERRUPT SUB SOURCES列表里面没有找到EINT0、EINT2、EINT11和EINT19，所以这四者是without sub -register从路线图上看，需要配置SRCPND、INTPND以及使用到相关寄存器。

2.1 SRCPND寄存器

       作用：显示哪个中断产生了, 需要清除对应位
       清除方式：可以通过将数据写入该寄存器来清除SRCPND寄存器的特定位。它只清除位位置对应于数据中设置为1的SRCPND。

在这里插入图片描述

EINT0-BIT[0]
EINT2-BIT[2]
EINR8_23-BIT[5]

2.2 INTMOD寄存器

       作用：设置中断模式为FIQ还是IRQ

在这里插入图片描述

默认值为0x00000000，不需要重新设置

2.3 INTMSK寄存器

       作用：对应位设置为0，CPU为来自相应中断源的中断请求提供服务

在这里插入图片描述

EINT0-BIT[0]
EINT2-BIT[2]
EINR8_23-BIT[5]
INTMSK &=~ ((1<<0)|(1<<2)|(1<<5));

2.4 INTPND寄存器

       作用：显示当前优先级最高的、正在发生的中断, 需要清除对应位
       清除方式：可以通过将数据写入该寄存器来清除INTPND寄存器的特定位。它只清除位位置对应于数据中设置为1的INTPND。

在这里插入图片描述

EINT0-BIT[0]
EINT2-BIT[2]
EINT8_23-BIT[5]

2.5 INTOFFSET寄存器

       作用：显示IRQ模式的哪个中断请求在INTPND寄存器中，这个位可以通过清除SRCPND和INTPND来自动清除。

在这里插入图片描述

EINT0-BIT[0]
EINT2-BIT[2]
EINT8_23-BIT[5]

       提问：如何知道EINT8_23中具体哪一个中断产生?
       回答：通过读EINTPEND寄存器的值可以知道。

2.6 EINTPEND寄存器

在这里插入图片描述

对应位为1，则发生了中断，为0，则无发生。

3、设置CPU，开中断（CPSR中的I位为中断总开关）

在这里插入图片描述

配置CPRS寄存器，使其I位置0
bic r0, r0, #(1<<7)  /* 清除I位, 使能中断 */
msr cpsr, r0      /* 写入值，改变cpsr的值*/

四、如何在代码中实现

1、新建interrupt.c文件，作为外部中断函数，

       功能实现：通过4个按键触发外部中断，控制LED灯的亮灭，编写代码：

#include "s3c2440_soc.h"
/* EINTPEND，可通过读此寄存器知道EINT4-EINT23哪个发生中断，请中断时可往里面写1 */

/* SRCPND 用来显示哪个中断产生了, 需要清除对应位
 * EINT0-BIT[0]
 * EINT2-BIT[2]
 * EINR8_23-BIT[5]
 */

/* INTMOD 用来设置发生中断模式（IRQ和FIQ）
 * 0-IRQ，1-FIQ，默认为0
 */

/* INTMSK 用来屏蔽中断, 1-masked
 * EINT0-BIT[0]
 * EINT2-BIT[2]
 * EINR8_23-BIT[5]
 */
 /* 初始化中断控制器 */
 void interrupt_init(void)
{
	INTMSK &=~ ((1<<0)|(1<<2)|(1<<5)); 	
}

/* INTPND 用来显示当前优先级最高的、正在发生的中断, 需要清除对应位
 * EINT0-BIT[0]
 * EINT2-BIT[2]
 * EINR8_23-BIT[5]
 */
 
/* INTOFFSET 用来显示INTPND中哪一位被设置为1
 * 这个位可以通过清除SRCPND和INTPND来自动清除。
 */

/* 
 *初始化按键并将其设置为中断源
 *S2:EINT0:GPF0 S3:EINT2:GPF2 S4:EINT11:GPG3 S5:EINT19:GPG11
 *设置中断方式：双边触发
 */
void key_eint_int(void)
{
	/* 
	*配置按键
	*设置寄存器，先请零、后设置
	*/
	GPFCON &=~((3<<0)|(3<<4));
	GPFCON |= ((2<<0)|(2<<4)); //设置S2、S3

	GPGCON &=~((3<<6)|(3<<22));
	GPGCON |= ((2<<22)|(2<<6)); //设置S4、S5

	EXTINT0 |= ((7<<0)|(7<<8)); //设置 EINT0、EINT2

	EXTINT1 |= (7<<12); //设置EINT11

	EXTINT2 |= (7<<12); //设置EINT19

	EINTMASK &=~ ((1<<11)|(1<<19)); //使能EINT11,19

	/*
	*设置LED灯
	*配置GPF4，5，6为输出口
	*先对寄存器CPFCON清0
	*后再配置寄存器，是GPF4,5,6为输出口
	*/
	
	GPFCON &=~ ((3<<8)|(3<<10)|(3<<12));
	GPFCON |=  ((1<<8)|(1<<10)|(1<<12));
}

/* 中断处理函数
 * 先分辨中断源，对不同的中断源进行处理
 * 后清中断
 */

void key_irq_handle(int flag)
{
	unsigned int val = EINTPEND;
	unsigned int valf = GPFDAT;
	unsigned int valg = GPGDAT;

	if (flag == 0)
	{
		if (valf & (1<<0)) /* s2 --> gpf6 */
		{
			/* 松开 */
			GPFDAT |= (1<<6);
		}
		else
		{
			/* 按下 */
			GPFDAT &= ~(1<<6);
		}

	}
	else if (flag == 2)
	{
		if (valf & (1<<2)) /* s3 --> gpf5 */
		{
			/* 松开 */
			GPFDAT |= (1<<5);
		}
		else
		{
			/* 按下 */
			GPFDAT &= ~(1<<5);
		}
	}
	else if (flag == 5)
	{
		if (val & (1<<11)) /* eint11 */
		{
			if (valg & (1<<3)) /* s4 --> gpf4 */
			{
				/* 松开 */
				GPFDAT |= (1<<4);
			}
			else
			{
				/* 按下 */
				GPFDAT &= ~(1<<4);
			}
		}
		else if (val & (1<<19)) /* eint19 */
		{
			if (valg & (1<<11))
			{
				/* 松开 */
				/* 熄灭所有LED */
				GPFDAT |= ((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
			}
			else
			{
				/* 按下: 点亮所有LED */
				GPFDAT &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));
			}
		}
	}	
	EINTPEND = val;
}

void handle_irq_c(void)
{
	int bit = INTOFFSET;

	if (bit==0||bit==2||bit==5)
	{
		key_irq_handle(bit);
	}
	
	SRCPND = (1<<bit);
	INTPND = (1<<bit);
}

2.start.S汇编文件代码如下：

.text
.global _start

_start:
	b reset  /* vector 0:reset */
	ldr pc, und_addr /* vector 4:und_addr */
	ldr pc, swi_addr /* vector 8:swi_addr */
	b halt/* vector C:Abort (prefetch) */
	b halt/* vector 10:Abort (data) */
	b halt/* vector 14:Reserved */
	ldr pc, irq_addr/* vector 18:IRQ */
	b halt/* vector 1C:FIQ */
	
und_addr:
	.word do_und

swi_addr:
	.word do_swi
	
irq_addr:
	.word do_irq

do_und:
	/* 执行到这里之前:
	 * 1. lr_und保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
	 * 2. SPSR_und保存有被中断模式的CPSR
	 * 3. CPSR中的M4-M0被设置为11011, 进入到und模式
	 * 4. 跳到0x4的地方执行程序 
	 */

	/*
	* 1.保存现场
	* 2.处理异常
	* 3.恢复现场
	*/
	
	ldr sp, =0x34000000 //und模式下的sp寄存器为该模式下专用寄存器，使用前需要对其进行设置
	
	/* 在进入und模式的时候，查表可知r0-r12寄存器的值可能会被修改，所以需要对其进行保存 */
	stmdb sp!, {r0-r12,lr}

	/* 处理异常函数：把cpsr内的信息放到r0,执行printException */
	mrs r0, cpsr
	ldr r1, =und_string
	bl printException
	
	/* 恢复现场，把spsr寄存器的值传输回cpsr*/
	ldmia sp!, {r0-r12,pc}^
	
und_string:
	.string "undefined instruction exception"

.align 4

do_swi:
	/* 执行到这里之前:
	 * 1. lr_svc保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
	 * 2. SPSR_svc保存有被中断模式的CPSR
	 * 3. CPSR中的M4-M0被设置为10011, 进入到svc模式
	 * 4. 跳到0x8的地方执行程序 
	 */

	/*
	* 1.保存现场
	* 2.处理异常
	* 3.恢复现场
	*/
	
	ldr sp, =0x33e00000  //und模式下的sp寄存器为该模式下专用寄存器，使用前需要对其进行设置
	
	/* 在进入und模式的时候，查表可知r0-r12寄存器的值可能会被修改，所以需要对其进行保存 */
	stmdb sp!, {r0-r12,lr}
	
	mov r4,lr   //把lr寄存器下一条即将执行的指令的地址传到r0

	/* 处理异常函数：把cpsr内的信息放到r0,执行printException */
	mrs r0, cpsr
	ldr r1, =swi_string
	bl printException
	
	sub r0,r4,#4     //r4地址减四就是swi指令执行地址
	bl printSWIVal
	
	/* 恢复现场，把spsr寄存器的值传输回cpsr*/
	ldmia sp!, {r0-r12,pc}^

swi_string:
	.string "swi exception"

.align 4

do_irq:
	/* 执行到这里之前:
	 * 1. lr_irq保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
	 * 2. SPSR_irq保存有被中断模式的CPSR
	 * 3. CPSR中的M4-M0被设置为10010, 进入到und模式
	 * 4. 跳到0x18的地方执行程序 
	 */

	/*
	* 1.保存现场
	* 2.处理异常
	* 3.恢复现场
	*/
	
	ldr sp, =0x33d00000 //und模式下的sp寄存器为该模式下专用寄存器，使用前需要对其进行设置
	
	/* 在进入und模式的时候，查表可知r0-r12寄存器的值可能会被修改，所以需要对其进行保存 */
	sub lr,lr,#4
	stmdb sp!, {r0-r12,lr}

	/* 处理中断函数 */
	bl handle_irq_c

	
	/* 恢复现场，把spsr寄存器的值传输回cpsr*/
	ldmia sp!, {r0-r12,pc}^

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 */

	bl sdram_init
	
	bl copy_to_sdram
	
	bl clean_bss
	
	/* 
	 *复位之后, cpu处于svc模式
	 *系统先进入用户模式，修改cpsr寄存器的值
	 *后在swi指令触发异常
	 */
	mrs r0,cpsr       /* 读出cpsr的值 */
	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      /* 写入值，改变cpsr的值*/
	
	/* 设置usr模式下的sp寄存器 */
	ldr sp, =0x33f00000
	
	ldr pc, =sdram   
sdram: 
	bl uart0_init
	
	bl print1
	/*故意定义一条未定义指令，使cpu进入und模式 */
und_code:
	.word 0xdeadc0de //word定义的是一变量，会开辟占用内存		
	bl print2
	
	swi 0x123  /* swi指令，用来触发异常 */
	
	//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 */
	
halt:
	b halt
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