[资料] 这可能是最通俗易懂的方式讲解ARM中断原理以及中断嵌套

[复制链接]

版主

发表于 2017-9-21 21:00:09   2080 查看 13 回复 显示全部楼层 倒序浏览
分享
本帖最后由 weidongshan 于 2017-9-27 15:24 编辑

几天前一个学生问我ARM中断嵌套的问题,我才发现原来在我心中理所当然的事对学生来说理解实属不易。
ARM有七种模式,我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。

我们可以假设ARM核心有两根中断引脚(实际上是看不见的),一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin。在ARM的cpsr中,有一个I位和一个F位,分别用来禁止IRQ和FIQ。

先不说中断控制器,只说ARM核心。正常情况下,ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情,当CPSR中的I和F位为1时,IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq pin和fiq pin上面发什么样的中断信号,ARM不会理你,你根本不能打断它,因为它“耳聋”,"眼瞎"了。

当I位和F位为0时,irq pin上有中断信号过来时,就会打断arm的当前工作,并且切换到IRQ模式下,跳到相应的异常向量表(vector)位置去执行代码。这个过程是自动的,但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手。
当你跳到异常向量表,处于IRQ的模式的时候,此时如果irq pin上面又来中断信号,此时ARM是不会理你的,irq pin就像秘书,ARM核心就像老板,老板本来在做事,然后来了一个客户,秘书打断它,让客户进去。而此时再来一个客户,要么秘书不断去敲门问,要么客户走人。老板第一个客户没有会见完,不会理你。

但是有一种情况例外,当ARM处在IRQ模式,这个时候fiq pin来了一个中断信号,fiq pin是什么?快速中断,好比公安局的来查刑事案件,才不管老板是不是在会见客户,直接打断,进入到fiq模式,跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式,fiq pin又来中断信号,也就是又一批公安来了,那没戏,都是执法人员,你打不断我。如果此时irq pin来了呢?来了也不理,正在办案,还敢来妨碍公务。

所以得出一个结论: IRQ模式只能被FIQ模式打断,FIQ模式下谁也打不断
在打不断的情况下,irq pin 或fiq pin随便你怎么发中断信号,都是白发。
所以除了fiq能打断irq以外,根本没有所谓中断嵌套的情况

但是再怎么说irq pin 和fiq pin加起来也就2根引脚,这么多中断源,怎么办呢?不可能谁来了都直接敲门吧。
接下来该说谁来给irq pin或者 fiq pin发信号。从上文可以看到,可能是老板客户,也可能是公安。在ARM中,这个事情由中断控制器管理。

拿最简单的2410/2440的中断控制器举例,中断控制器加一个子中断控制器,还有一个外部中断控制器管理了50多个中断资源,说穿了有50多个脚。这些脚除了外部中断都是规定了功能的,比如WDT、LCD、DMA等,这个功能不能改,因为2410/2440内部硬件连线已经决定了。

当WDT和DMA中断都到来时,会被送到SRCPND寄存器中,两个中断都在里面,到底把哪一个送给ARM呢?这个时候先看INTMOD,也就是中断模式寄存器:哪个中断被设置成快速中断,哪个就被送上去;如果两个都被设置为快速中断呢?这不可能,因为同一时间只能有一个中断可以被设成快速中断。所以,如果有快速中断,这个时候直接给fiq pin发中断信号,打断ARM。

要是没有快速中断呢,这个时候就看INTMSK,看WDT和DMA有没有被屏蔽,如果DMA在INTMSK被屏蔽,只有WDT继续向上送,如果都没有屏蔽,那么他们两个同时进入优先级寄存器PRIORITY,在这里根据优先级设置,一定会分出一个高一个低的优先级出来,优先级高的那个被送到INTPND寄存器,所以INTPND随时随地有且只有一个中断在里面。只要INTPND里面有中断,irq pin就不会一直不断给ARM发中断信号,当第一次发的时候,中断了ARM,这个时候ARM进入相应的异常向量并处于IRQ模式。


此时,INTPND仍然不断的通过irq pin向ARM发中断信号,但是此时ARM已经处于IRQ模式,不会理睬你。当你中断处理完,要退出IRQ模式,这个时候要小心,如果退出IRQ模式之前不清除INTPND里面的中断位,刚退出IRQ模式,又会被中断,因为INTPND一直在发中断信号。所以在退出IRQ模式前一定要清除INTPND里面的中断位

光清除INTPND里面的位还不行,因为SRCPND里面WDT和DMA的中断在,当你刚清除完INTPND,结果SRCPND里面又选了一个中断出来送到INTPND里面。所以正确的处理方法是退出IRQ模式之前,先清除SRCPND里相应的中断位,再清除INTPND里相应的位。请注意,SRCPND里面可能有多个位,所以清除你已处理过的中断就行,而INTPND里面只可能有一位,直接清掉即可。

再说说Linux的情况。Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间,我们需要占用IRQ模式那么长的时间吗?不需要,linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断,马上切换回SVC模式,换句话说,linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。

那么中断号是怎么来的呢?它在ARM上固定死了,相应的中断号只有一个办法得到:查询irqs.h 。先用一个中断号注册一个中断处理程序,当中断发生的时候,Linux怎么知道是我这个中断号发生的中断呢?在处理中断的时候,先读取INTPND,根据需要再读取EINTPEND或SUBSRCPND计算出一个中断号,相应的处理算法在get_irq_nr_base这个宏中。irqs.h中的中断号就是根据这个算法把每个中断号算出来的。


标签:ARM 嵌入式系统

助理工程师

发表于 2017-9-28 09:06:56  
謝謝指導,受益良多!!
回复

点赞 举报

管理员

发表于 2017-10-10 14:21:39  

PCB在线计价下单

板子大小:

cm
X
cm

层数:

2

板子数量:

10

厚度:

1.6
赞一个,在学习韦老师的ARM裸机课程。
回复

点赞 举报

总工程师

发表于 2017-10-13 00:31:26  
韦老师的大作啊
回复

点赞 举报

总工程师

发表于 2017-10-13 00:32:00  
进来学习一下下了,
回复

点赞 举报

总工程师

发表于 2017-10-13 00:32:34  
受益良多的啊,
回复

点赞 举报

实习生

发表于 2017-10-16 00:08:01   来自手机
回复

举报

发表于 2017-10-16 11:04:04  
赞,很强
回复

举报

实习生

发表于 2017-10-24 18:03:22   来自手机
通俗易懂
回复

举报

发表于 2017-10-25 19:40:01  
好东西啊,谢谢楼主啊
回复

点赞 举报

实习生

发表于 2017-10-27 10:45:50  
广告1.jpg
回复

点赞 举报

等待验证会员

发表于 2017-11-2 11:18:45  
写的很好,说出了最重要之点,如果做成其它格式,优化有图形说明更好
回复

点赞 举报

实习生

发表于 2017-11-12 20:51:14  
写的很好,要是图文并茂就更好了
回复

点赞 举报

技术员

发表于 2017-11-21 15:19:17  
受益颇多!~!!!
回复

举报

高级模式
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

关闭

站长推荐 上一条 /9 下一条

快速回复 返回顶部 返回列表
-

推荐专区

技术干货集中营

专家问答

用户帮助┃咨询与建议┃版主议事

工程师杂谈

工程师创意

工程师职场

论坛电子赛事

社区活动专版

发烧友活动

-

嵌入式论坛

ARM技术论坛

Android论坛

Linux论坛

单片机/MCU论坛

FPGA|CPLD|ASIC论坛

DSP论坛

嵌入式系统论坛

-

电源技术论坛

电源技术论坛

无线充电技术

-

硬件设计论坛

PCB设计论坛

电路设计论坛

电子元器件论坛

控制|传感

总线技术|接口技术

-

测试测量论坛

LabVIEW论坛

Matlab论坛

测试测量技术专区

仪器仪表技术专区

-

EDA设计论坛

multisim论坛

PADS技术论坛

Protel|AD|DXP论坛

Allegro论坛

proteus论坛|仿真论坛

EasyEDA-中国人自已的EDA工具

Orcad论坛

-

综合技术与应用

电机控制

智能电网

光电及显示

参考设计中心

汽车电子技术论坛

医疗电子论坛

-

开源硬件

-

无线通信论坛

无线通信技术专区

天线|RF射频|微波|雷达技术

-

IC设计论坛

芯片测试与失效分析

Mixed Signal/SOC[数模混合芯片设计]

Analog/RF IC设计

设计与制造封装测试

-

厂商专区

TI论坛

TI Deyisupport社区

-

检测技术与质量

电磁兼容(EMC)设计与整改

安规知识论坛

检测与认证

-

消费电子论坛

手机技术论坛

平板电脑/mid论坛

音视/视频/机顶盒论坛

-

电子论坛综合区

聚丰众筹官方社区

新人报道区

聚丰供应链

-

论坛服务区

-

供求信息发布

供需广告

招聘┃求职发布区

电子展览展会专区