一、回顾STM32中断系统
1、STM32中断向量表
ARM芯片从0X00000000开始运行，执行指令。在程序开始的地方存放着中断向量表。中断向量表主要功能是描述中断对应的中断服务函数。
对于STM32来说代码最开始的地址存放堆栈栈顶指针。
2、中断向量偏移
一般ARM从0X000000000地址开始运行，对于STM32我们设置连接首地址为0X8000000。
如果代码一定要从0X8000000开始运行，那么需要告诉一下soc内核。也就是设置中断向量偏移。设置SCB的VTOR寄存器为新的中断向量表起始地址即可。
3、NVIC中断控制器。
NVIC就是中断管理机构。使能和关闭指定的中断、设置中断优先级。
4、中断服务函数的编写
中断服务函数就是中断要做的事情。
二、Cortex-A7中断系统
1、Cortex-A中断向量表
Cortex-A中断向量表有8个中断，其中重点关注IRQ。Cortex-A的中断向量表需要用户自己去定义。
/*
* 描述： _start函数，首先是中断向量表的创建
* 参考文档:ARM Cortex-A(armV7)编程手册V4.0.pdf P42，3 ARM Processor Modes and Registers（ARM处理器模型和寄存器）
* ARM Cortex-A(armV7)编程手册V4.0.pdf P165 11.1.1 Exception priorities(异常)
*/
_start:
ldr pc, =Reset_Handler /* 复位中断 */
ldr pc, =Undefined_Handler /* 未定义中断 */
ldr pc, =SVC_Handler /* SVC(Supervisor)中断 */
ldr pc, =PrefAbort_Handler /* 预取终止中断 */
ldr pc, =DataAbort_Handler /* 数据终止中断 */
ldr pc, =NotUsed_Handler /* 未使用中断 */
ldr pc, =IRQ_Handler /* IRQ中断 */
ldr pc, =FIQ_Handler /* FIQ(快速中断)未定义中断 */2、中断向量偏移
我们的裸机历程都是从0X87800000开始的，因此要设置中断向量偏移。
3、GIC中断控制器。
同NVIC一样，GIC用于管理Cortex-A的中断。GIC提供了开关中断，设置中断优先级。
4、IMX6U中断号
为了区分不同的中断，引入了中断号。ID0ID15是给SGI,ID16ID31是给PPI。剩下的ID32~1019给SPI，也就是按键中断、串口中断。。。。
6ULL支持128个中断。
5、中断服务函数的编写
一个是IRQ中断服务函数的编写，另一个就是在IRQ中断服务函数里面去查找并运行的具体的外设中断服务函数，三、中断实验编写
1、编写按键中断例程。
KEY0使用UART1_CTS这个IO。编写UART1_CTS的中断代码。
2、修改start.S
添加中断向量表，编写复位中断服务函数和IRQ中断服务函数。
编写复位中断服务函数，内容如下：
①、关闭I,D Cache和MMU。
②、设置处理器9中工作模式下对应的SP指针。要使用中断那么必须设置IRQ模式下的SP指针。索性直接设置所有模式下的SP指针。
③、清除bss段。
④、跳到C函数，也就是main函数
3、CP15协处理器
《Cortex-A7 Technical ReferenceManua.pdf》
《ARM ArchitectureReference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition.pdf》
MRC: 将 CP15 协处理器中的寄存器数据读到 ARM 寄存器中。
MRC 就是读 CP15 寄存器， MCR 就是写 CP15 寄存器， MCR 指令格式如下：
MCR{cond} p15, , , , ,
MRC p15, 0, r0, c0,c0,0现在要关闭I,D ache和MMU，打开Cortex-A7参考手册到105页，找到SCTLR寄存器。也就是系统控制寄存器，此寄存器bit0用于打开和关闭MMU，bit1控制对齐，bit2控制D Cache的打开和关闭。Bit11用于控制分支预测。Bit12用于控制I Cache。
中断向量偏移设置
将新的中断向量表首地址写入到CP15协处理器的VBAR寄存器。MCR{cond} p15, <opc1>, <Rt>, <CRn>, <CRm>, <opc2>
MRC p15,0,r0,c12,c0,0 //
MCR p15,0,r0,c12,c0,0
IRQ中断服务函数
mrc p15, 4, r1, c15, c0, 0 读取CP15的CBAR寄存器。CBAR寄存器保存了GIC控制器的寄存器组首地址。GIC寄存器组偏移0x10000x1fff为GIC的分发器。0x20000x3fff为CPU接口端。意味我们可以访问GIC控制器了！
代码中，R1寄存器吧保存着GIC控制器的CPU接口端基地址。读取CPU接口段的GICC_IAR寄存器的值保存到R0寄存器里面。可以从GICC_IAR的bit9~0读取中断ID，我们读取中断ID的目的就是为了得到对应的中断处理函数。
system_irqhandler就是具体的中断处理函数，此函数有一个参数，为GICC_IAR寄存器的值。
system_irqhandler处理完具体的中断以后，需要将对应的中断ID值写入到GICC_EOIR寄存器里面。
四. 代码
//start.S
.global _start /* 全局标号 */
/*
* 描述： _start函数，首先是中断向量表的创建
* 参考文档:ARM Cortex-A(armV7)编程手册V4.0.pdf P42，3 ARM Processor Modes and Registers（ARM处理器模型和寄存器）
* ARM Cortex-A(armV7)编程手册V4.0.pdf P165 11.1.1 Exception priorities(异常)
*/
_start:
ldr pc, =Reset_Handler /* 复位中断 */
ldr pc, =Undefined_Handler /* 未定义中断 */
ldr pc, =SVC_Handler /* SVC(Supervisor)中断 */
ldr pc, =PrefAbort_Handler /* 预取终止中断 */
ldr pc, =DataAbort_Handler /* 数据终止中断 */
ldr pc, =NotUsed_Handler /* 未使用中断 */
ldr pc, =IRQ_Handler /* IRQ中断 */
ldr pc, =FIQ_Handler /* FIQ(快速中断)未定义中断 */
/* 复位中断 */
Reset_Handler:
cpsid i /* 关闭全局中断 */
/* 关闭I,DCache和MMU
* 采取读-改-写的方式。
*/
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 /* 读取CP15的C1寄存器到R0中 */
bic r0, r0, #(0x1 << 12) /* 清除C1寄存器的bit12位(I位)，关闭I Cache */
bic r0, r0, #(0x1 << 2) /* 清除C1寄存器的bit2(C位)，关闭D Cache */
bic r0, r0, #0x2 /* 清除C1寄存器的bit1(A位)，关闭对齐 */
bic r0, r0, #(0x1 << 11) /* 清除C1寄存器的bit11(Z位)，关闭分支预测 */
bic r0, r0, #0x1 /* 清除C1寄存器的bit0(M位)，关闭MMU */
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 /* 将r0寄存器中的值写入到CP15的C1寄存器中 */
#if 0
/* 汇编版本设置中断向量表偏移 */
ldr r0, =0X87800000
dsb
isb
mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0
dsb
isb
#endif
/* 设置各个模式下的栈指针，
* 注意：IMX6UL的堆栈是向下增长的！
* 堆栈指针地址一定要是4字节地址对齐的！！！
* DDR范围:0X80000000~0X9FFFFFFF
*/
/* 进入IRQ模式 */
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1f /* 将r0寄存器中的低5位清零，也就是cpsr的M0~M4 */
orr r0, r0, #0x12 /* r0或上0x13,表示使用IRQ模式 */
msr cpsr, r0 /* 将r0 的数据写入到cpsr_c中 */
ldr sp, =0x80600000 /* 设置IRQ模式下的栈首地址为0X80600000,大小为2MB */
/* 进入SYS模式 */
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1f /* 将r0寄存器中的低5位清零，也就是cpsr的M0~M4 */
orr r0, r0, #0x1f /* r0或上0x13,表示使用SYS模式 */
msr cpsr, r0 /* 将r0 的数据写入到cpsr_c中 */
ldr sp, =0x80400000 /* 设置SYS模式下的栈首地址为0X80400000,大小为2MB */
/* 进入SVC模式 */
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1f /* 将r0寄存器中的低5位清零，也就是cpsr的M0~M4 */
orr r0, r0, #0x13 /* r0或上0x13,表示使用SVC模式 */
msr cpsr, r0 /* 将r0 的数据写入到cpsr_c中 */
ldr sp, =0X80200000 /* 设置SVC模式下的栈首地址为0X80200000,大小为2MB */
cpsie i /* 打开全局中断 */
#if 0
/* 使能IRQ中断 */
mrs r0, cpsr /* 读取cpsr寄存器值到r0中 */
bic r0, r0, #0x80 /* 将r0寄存器中bit7清零，也就是CPSR中的I位清零，表示允许IRQ中断 */
msr cpsr, r0 /* 将r0重新写入到cpsr中 */
#endif
b main /* 跳转到main函数 */
/* 未定义中断 */
Undefined_Handler:
ldr r0, =Undefined_Handler
bx r0
/* SVC中断 */
SVC_Handler:
ldr r0, =SVC_Handler
bx r0
/* 预取终止中断 */
PrefAbort_Handler:
ldr r0, =PrefAbort_Handler
bx r0
/* 数据终止中断 */
DataAbort_Handler:
ldr r0, =DataAbort_Handler
bx r0
/* 未使用的中断 */
NotUsed_Handler:
ldr r0, =NotUsed_Handler
bx r0
/* IRQ中断！重点！！！！！ */
IRQ_Handler:
push {lr} /* 保存lr地址 */
push {r0-r3, r12} /* 保存r0-r3，r12寄存器 */
mrs r0, spsr /* 读取spsr寄存器 */
push {r0} /* 保存spsr寄存器 */
mrc p15, 4, r1, c15, c0, 0 /* 从CP15的C0寄存器内的值到R1寄存器中
* 参考文档ARM Cortex-A(armV7)编程手册V4.0.pdf P49
* Cortex-A7 Technical ReferenceManua.pdf P68 P138
*/
add r1, r1, #0X2000 /* GIC基地址加0X2000，也就是GIC的CPU接口端基地址 */
ldr r0, [r1, #0XC] /* GIC的CPU接口端基地址加0X0C就是GICC_IAR寄存器，
* GICC_IAR寄存器保存这当前发生中断的中断号，我们要根据
* 这个中断号来绝对调用哪个中断服务函数
*/
push {r0, r1} /* 保存r0,r1 */
cps #0x13 /* 进入SVC模式，允许其他中断再次进去 */
push {lr} /* 保存SVC模式的lr寄存器 */
ldr r2, =system_irqhandler /* 加载C语言中断处理函数到r2寄存器中*/
blx r2 /* 运行C语言中断处理函数，带有一个参数，保存在R0寄存器中 */
pop {lr} /* 执行完C语言中断服务函数，lr出栈 */
cps #0x12 /* 进入IRQ模式 */
pop {r0, r1}
str r0, [r1, #0X10] /* 中断执行完成，写EOIR */
pop {r0}
msr spsr_cxsf, r0 /* 恢复spsr */
pop {r0-r3, r12} /* r0-r3,r12出栈 */
pop {lr} /* lr出栈 */
subs pc, lr, #4 /* 将lr-4赋给pc */
/* FIQ中断 */
FIQ_Handler:
ldr r0, =FIQ_Handler
bx r0//Makefile
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
TARGET ?= int
CC := $(CROSS_COMPILE)gcc
LD := $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP := $(CROSS_COMPILE)objdump
INCDIRS := imx6ul \
bsp/clk \
bsp/led \
bsp/delay \
bsp/beep \
bsp/gpio \
bsp/key \
bsp/exit \
bsp/int
SRCDIRS := project \
bsp/clk \
bsp/led \
bsp/delay \
bsp/beep \
bsp/gpio \
bsp/key \
bsp/exit \
bsp/int
INCLUDE := $(patsubst %, -I %, $(INCDIRS))
SFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.S))
CFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))
SFILENDIR := $(notdir $(SFILES))
CFILENDIR := $(notdir $(CFILES))
SOBJS := $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.S=.o))
COBJS := $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o))
OBJS := $(SOBJS) $(COBJS)
VPATH := $(SRCDIRS)
.PHONY: clean
$(TARGET).bin : $(OBJS)
$(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^
$(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@
$(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis
$(SOBJS) : obj/%.o : %.S
$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
$(COBJS) : obj/%.o : %.c
$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
clean:
rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)//imx6ul.lds
SECTIONS{
. = 0X87800000;
.text :
{
obj/start.o
*(.text)
}
.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}
.data ALIGN(4) : { *(.data) }
__bss_start = .;
.bss ALIGN(4) : { *(.bss) *(COMMON) }
__bss_end = .;
}//bsp_int.c
#include "bsp_int.h"
/* 中断嵌套计数器 */
static unsigned int irqNesting;
/* 中断服务函数表 */
static sys_irq_handle_t irqTable[NUMBER_OF_INT_VECTORS];
/*
* @description : 中断初始化函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
void int_init(void)
{
GIC_Init(); /* 初始化GIC */
system_irqtable_init(); /* 初始化中断表 */
__set_VBAR((uint32_t)0x87800000); /* 中断向量表偏移，偏移到起始地址 */
}
/*
* @description : 初始化中断服务函数表
* @param : 无
* @return : 无
*/
void system_irqtable_init(void)
{
unsigned int i = 0;
irqNesting = 0;
/* 先将所有的中断服务函数设置为默认值 */
for(i = 0; i < NUMBER_OF_INT_VECTORS; i++)
{
system_register_irqhandler((IRQn_Type)i,default_irqhandler, NULL);
}
}
/*
* @description : 给指定的中断号注册中断服务函数
* @param - irq : 要注册的中断号
* @param - handler : 要注册的中断处理函数
* @param - usrParam : 中断服务处理函数参数
* @return : 无
*/
void system_register_irqhandler(IRQn_Type irq, system_irq_handler_t handler, void *userParam)
{
irqTable[irq].irqHandler = handler;
irqTable[irq].userParam = userParam;
}
/*
* @description : C语言中断服务函数，irq汇编中断服务函数会
调用此函数，此函数通过在中断服务列表中查
找指定中断号所对应的中断处理函数并执行。
* @param - giccIar : 中断号
* @return : 无
*/
void system_irqhandler(unsigned int giccIar)
{
uint32_t intNum = giccIar & 0x3FFUL;
/* 检查中断号是否符合要求 */
if ((intNum == 1023) || (intNum >= NUMBER_OF_INT_VECTORS))
{
return;
}
irqNesting++; /* 中断嵌套计数器加一 */
/* 根据传递进来的中断号，在irqTable中调用确定的中断服务函数*/
irqTable[intNum].irqHandler(intNum, irqTable[intNum].userParam);
irqNesting--; /* 中断执行完成，中断嵌套寄存器减一 */
}
/*
* @description : 默认中断服务函数
* @param - giccIar : 中断号
* @param - usrParam : 中断服务处理函数参数
* @return : 无
*/
void default_irqhandler(unsigned int giccIar, void *userParam)
{
while(1)
{
}
}//bsp_gpio
#include "bsp_gpio.h"
/*
* @description : GPIO初始化。
* @param - base : 要初始化的GPIO组。
* @param - pin : 要初始化GPIO在组内的编号。
* @param - config : GPIO配置结构体。
* @return : 无
*/
void gpio_init(GPIO_Type *base, int pin, gpio_pin_config_t *config)
{
base->IMR &= ~(1U << pin);
if(config->direction == kGPIO_DigitalInput) /* GPIO作为输入 */
{
base->GDIR &= ~( 1 << pin);
}
else /* 输出 */
{
base->GDIR |= 1 << pin;
gpio_pinwrite(base,pin, config->outputLogic); /* 设置默认输出电平 */
}
gpio_intconfig(base, pin, config->interruptMode); /* 中断功能配置 */
}
/*
* @description : 读取指定GPIO的电平值 。
* @param - base : 要读取的GPIO组。
* @param - pin : 要读取的GPIO脚号。
* @return : 无
*/
int gpio_pinread(GPIO_Type *base, int pin)
{
return (((base->DR) >> pin) & 0x1);
}
/*
* @description : 指定GPIO输出高或者低电平 。
* @param - base : 要输出的的GPIO组。
* @param - pin : 要输出的GPIO脚号。
* @param - value : 要输出的电平，1 输出高电平， 0 输出低低电平
* @return : 无
*/
void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base, int pin, int value)
{
if (value == 0U)
{
base->DR &= ~(1U << pin); /* 输出低电平 */
}
else
{
base->DR |= (1U << pin); /* 输出高电平 */
}
}
/*
* @description : 设置GPIO的中断配置功能
* @param - base : 要配置的IO所在的GPIO组。
* @param - pin : 要配置的GPIO脚号。
* @param - pinInterruptMode: 中断模式，参考枚举类型gpio_interrupt_mode_t
* @return : 无
*/
void gpio_intconfig(GPIO_Type* base, unsigned int pin, gpio_interrupt_mode_t pin_int_mode)
{
volatile uint32_t *icr;
uint32_t icrShift;
icrShift = pin;
base->EDGE_SEL &= ~(1U << pin);
if(pin < 16) /* 低16位 */
{
icr = &(base->ICR1);
}
else /* 高16位 */
{
icr = &(base->ICR2);
icrShift -= 16;
}
switch(pin_int_mode)
{
case(kGPIO_IntLowLevel):
*icr &= ~(3U << (2 * icrShift));
break;
case(kGPIO_IntHighLevel):
*icr = (*icr & (~(3U << (2 * icrShift)))) | (1U << (2 * icrShift));
break;
case(kGPIO_IntRisingEdge):
*icr = (*icr & (~(3U << (2 * icrShift)))) | (2U << (2 * icrShift));
break;
case(kGPIO_IntFallingEdge):
*icr |= (3U << (2 * icrShift));
break;
case(kGPIO_IntRisingOrFallingEdge):
base->EDGE_SEL |= (1U << pin);
break;
default:
break;
}
}
/*
* @description : 使能GPIO的中断功能
* @param - base : 要使能的IO所在的GPIO组。
* @param - pin : 要使能的GPIO在组内的编号。
* @return : 无
*/
void gpio_enableint(GPIO_Type* base, unsigned int pin)
{
base->IMR |= (1 << pin);
}
/*
* @description : 禁止GPIO的中断功能
* @param - base : 要禁止的IO所在的GPIO组。
* @param - pin : 要禁止的GPIO在组内的编号。
* @return : 无
*/
void gpio_disableint(GPIO_Type* base, unsigned int pin)
{
base->IMR &= ~(1 << pin);
}
/*
* @description : 清除中断标志位(写1清除)
* @param - base : 要清除的IO所在的GPIO组。
* @param - pin : 要清除的GPIO掩码。
* @return : 无
*/
void gpio_clearintflags(GPIO_Type* base, unsigned int pin)
{
base->ISR |= (1 << pin);
}
//bsp_exit
#include "bsp_exit.h"
#include "bsp_gpio.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_beep.h"
/*
* @description : 初始化外部中断
* @param : 无
* @return : 无
*/
void exit_init(void)
{
gpio_pin_config_t key_config;
/* 1、设置IO复用 */
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0); /* 复用为GPIO1_IO18 */
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xF080);
/* 2、初始化GPIO为中断模式 */
key_config.direction = kGPIO_DigitalInput;
key_config.interruptMode = kGPIO_IntFallingEdge;
key_config.outputLogic = 1;
gpio_init(GPIO1, 18, &key_config);
GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn); /* 使能GIC中对应的中断 */
system_register_irqhandler(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, (system_irq_handler_t)gpio1_io18_irqhandler, NULL); /* 注册中断服务函数 */
gpio_enableint(GPIO1, 18); /* 使能GPIO1_IO18的中断功能 */
}
/*
* @description : GPIO1_IO18最终的中断处理函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
void gpio1_io18_irqhandler(void)
{
static unsigned char state = 0;
/*
*采用延时消抖，中断服务函数中禁止使用延时函数！因为中断服务需要
*快进快出！！这里为了演示所以采用了延时函数进行消抖，后面我们会讲解
*定时器中断消抖法！！！
*/
delay(10);
if(gpio_pinread(GPIO1, 18) == 0) /* 按键按下了 */
{
state = !state;
beep_switch(state);
}
gpio_clearintflags(GPIO1, 18); /* 清除中断标志位 */
}//main.c
#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_exit.h"
/*
* @description : main函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
int main(void)
{
unsigned char state = OFF;
int_init(); /* 初始化中断(一定要最先调用！) */
imx6u_clkinit(); /* 初始化系统时钟 */
clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */
led_init(); /* 初始化led */
beep_init(); /* 初始化beep */
key_init(); /* 初始化key */
exit_init(); /* 初始化按键中断 */
while(1)
{
state = !state;
led_switch(LED0, state);
delay(500);
}
return 0;
}五、问题
chmod 777 imxdownload
./imxdownload ledc.bin /dev/sdb烧录后能LED正常闪，但是按下按键后卡死，查看int.dis文件发现87800000处存放的不是中断向量表。错误的把清bss段代码放在了中断向量表前面。
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