zynq中斷暫存器操作

zynq中斷暫存器操作

概述： 
1. Zynq的中斷型別有： 
軟體中斷（Software Generated Interrupt, SGI，中斷號0-15）（16–26 reserved） 
私有外設中斷（Private Peripheral Interrupt, PPI，中斷號27-31）, 
共用外設中斷（Shared Peripheral Interrupt, SPI，中斷號32-95）. 
2. 私有外設中斷（PPI）：每個CPU都有一組PPI，包括全域性定時器、私有看門狗定時器、私有定時器和來自PL的FIQ/IRQ. 
3. 軟體中斷（SGI）被路由到一個或者兩個CPU上，通過寫ICDSGIR暫存器產生SGI. 
4. 共用外設中斷（SPI）由PS和PL上的各種I/O控制器和記憶體控制器產生，這些中斷信號被路由的CPU. 
5. 通用中斷控制器（GIC）是核心資源，用於集中管理從PS和PL產生的中斷信號的資源集合。控制器可以使能、關使能、遮蔽中斷源和改變中斷源的優先順序，並且會將中斷送到對應的CPU中，CPU通過私有匯流排存取這些暫存器。 
6. 中斷控制器（ICC，Interrupt Controller CPU）和中斷控制器分配器（ICD, Interrupt Controller Distributor）是GIC暫存器子集。 
7. （外部）中斷請求（IRQ）、快速中斷請求（FIQ）

 

中斷原理 
當異常中斷髮生時，系統執行完當前指令後，將跳轉到相應的異常中斷處理處執行。當異常中斷處理程式執行完成後，程式返回到發生中斷指令的下一條指令處繼續執行。在進入異常中斷處理程式時，要儲存被中斷程式的執行執行緒。從中斷處理程式退出時要恢復被中斷程式的執行現場。

中斷暫存器概述

 

1. 中斷分配器(ICD暫存器)： 
1) ICDDCR: (0xF8F01000) ICD分配控制暫存器，控制開啓或者關閉中斷設定。 
2) ICDICFR: ICD設定暫存器。設定中斷觸發模式（高低電平），共6個暫存器，分別是ICDICFR 0-ICDICFR5（0xF8F01C00-0xF8F01C14），每個暫存器32位元，佔4個位元組，每個暫存器的位意義不一樣，每2位代表一箇中斷，32位元x6/2=96，正好包括所有中斷， 
3) ICDIPR:（0xF8F01400-0xF8F0145C）ICD中斷優先順序暫存器，共24個暫存器，ICDIPR 0- ICDIPR 23，每個暫存器32位元，佔4個位元組，每8位元代表一箇中斷，32位元x24/8=96，正好包括所有中斷。 
4) ICDIPTR: （0xF8F01800-0xF8F0185C）ICD CPU介面選擇暫存器，設定CPU介面選擇（cpu0/cpu1），包括24個暫存器，ICDIPTR 0- ICDIPTR 23，每個暫存器32位元，佔4個位元組，每8位元代表一箇中斷，32位元x24/8=96，正好包括所有中斷。 
**5) ICDICER: 中斷不使能暫存器，**3個暫存器，ICDICER 0- ICDICER 2（0xF8F01180-0xF8F01888），每個暫存器32位元，佔4個位元組，每位代表一箇中斷，32位元x3=96，正好包括所有中斷。寫1表示不使能(遮蔽)。 
**6) ICDISER: 中斷使能暫存器，**3個暫存器，ICDISER 0- ICDISER 2（0xF8F01100-0xF8F01108），每個暫存器32位元，佔4個位元組，每位代表一箇中斷，32位元x3=96，正好包括所有中斷。寫1表示使能。 
7) ICDICPR: 清除中斷等待暫存器。3個暫存器，ICDICPR 0- ICDICPR 2（0xF8F01280-0xF8F01288），每個暫存器32位元，佔4個位元組，每位代表一箇中斷，32位元x3=96，正好包括所有中斷。寫1表示清除中斷等待狀態。

暫存器 地址 中斷號 
ICDICFR0 0xF8F01C00 #0-#15 
ICDICFR1 0xF8F01C04 #27-#31（16-26保留） 
ICDICFR2 0xF8F01C08 #32-#47（36保留） 
ICDICFR3 0xF8F01C0C #48-#63 
ICDICFR4 0xF8F01C10 #64-#79 
ICDICFR5 0xF8F01C14 #80-#95（93/94/95保留）

2. 中斷控制器(ICC暫存器)： 
1) ICCPMR: （0xF8F00104）中斷優先順序遮蔽暫存器，設定CPU的中斷優先順序。（與ICD的中斷優先順序比較。比寫到這個暫存器的優先順序值大的，cpu可以處理） Xil_Out32(0xF8F00104,0xF0);設定cpu的中斷優先順序爲F0。 
2) ICCICR：（0xF8F00100）ICC CPU介面設定暫存器，設定CPU介面。使能某個中斷，比如IRQ：Write_Reg(0xF8F00100,0x07)即使處理器能接收IRQ，使能中斷信號連線到處理器。

 
GPIO中斷源設定

所有GPIO共用一箇中斷(#52,bank1)，必須在軟體上檢查INT_MASK和INT_STAT的值判斷是哪個GPIO引發了中斷。 
1. INT_MASK（0xE000A20C）:中斷遮蔽暫存器，只讀，讀取該暫存器的值可以顯示哪些位被遮蔽和沒有遮蔽（即使能）。 
2. INT_ENT（0xE000A210–）: 中斷使能暫存器（4個bank，4個暫存器）。寫1，對應的引腳中斷功能開啓，即使能。 
3. INT_DIS（0xE000A214—）:遮蔽暫存器（4個bank，4個暫存器）。寫1，對應的引腳中斷遮蔽。 
4. INT_STAT（0xE000A18–）：中斷狀態暫存器（4個bank，4個暫存器）。每一位代表對應的引腳上是否發生中斷事件，中斷髮生時，該引腳的中斷標誌位爲1。如果對該位寫1，清除該引腳的中斷標誌，寫0無操作。 
5. INT_TYPE（0xE000A21C–）:中斷型別暫存器（4個bank，4個暫存器）。寫1代表邊沿觸發中斷，寫0代表電平觸發中斷。 
6. INT_POLARITY（0xE000A220–）: 中斷極性暫存器，控制中斷的觸發條件（4個bank，4個暫存器）。寫1代表高電平或者上升沿觸發，寫0代表低電平或者下降沿觸發。 
7. INT_ANY（0xE000A224–）: 中斷邊沿觸發型別設定暫存器（4個bank，4個暫存器）。寫1代表上升沿和下降沿同時觸發，寫0代表單邊沿觸發中斷，只在INT_TYPE設定爲邊沿觸發中斷（寫1）時有效。

中斷處理過程 
爲了使得上層應用程式與硬體中斷跳轉聯繫起來，需要編寫一段中間的服務程式來進行連線，這樣的服務程式被稱爲中斷解析程式。

 中斷的流程（不包括暫存器的初始化和設定） 
1. 定義中斷向量表 
//定義中斷向量表結構體,Handler爲函數，Data爲函數Handler的參數 
typedef struct { 
Xil_ExceptionHandler Handler; 
void *Data; 
} XExc_VectorTableEntry; 
2. //宣告中斷向量表 
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[]; 
3. //安裝中斷處理常式 （中斷解析程式） 
XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ; 
XExc_VectorTable[5].Data = NULL; 
4. //IRQ中斷處理常式 
void InterruptHandler_IRQ(void);

 中斷初始化及設定 
1. ICD暫存器組（中斷分配器）的初始化，共計7個。void Int_Init(void); 
2. ICC暫存器組（中斷控制器）的初始化並設定，共計2個，void CPU_Init(void); 
3. 中斷號（比如UART1 82號,GPIO#52）各個暫存器的初始化. 
4. 開啓IRQ總異常。Xil_ExceptionEnable();

 中斷初始化及設定注意事項： 
1. 初始化順序，包括遮蔽、使能、清中斷標誌位等，尤其遮蔽和使能保持一致。 
2. 電平觸發、邊沿觸發要設定一致 
3. 中斷處理常式中，可以加個延時，防止電平和邊沿的抖動，多次觸發。 
4. 中斷處理常式中，注意清除相應中斷的標誌位，爲下次中斷做準備。 
5. 開啓IRQ中斷的位置，最好在所有中斷初始化完成後，防止開機中斷。

程式碼：=======================================================================================

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "vectors.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xil_io.h"

//MIO Register
#define DIRM_1          0xE000A244
#define INT_EN_1            0xE000A250
#define INT_DIS_1           0xE000A254
#define INT_STAT_1      0xE000A258//READ:1-int has occurred WRITE:1-clear int status bit
#define INT_TYPE_1      0xE000A25C
#define INT_POLARITY_1  0xE000A260
#define INT_ANY_1           0xE000A264
//ICC
#define ICCICR          0xF8F00100//CPU Interface Control Register  設定CPU介面
#define ICCPMR      0xF8F00104//Interrupt priority mask Register 設定CPU中斷優先順序
//ICD
#define ICDDCR      0xF8F01000//Distributor Control Register 控制開啓或關閉中斷設定
#define ICDISER1        0xF8F01104//Interrupt Set-enable Register 使能ICD中斷暫存器
#define ICDICER1        0xF8F01184//Interrupt clear-enable Register 不使能ICD中斷暫存器
#define ICDIPR13        0xf8f01434//Interrupt priority Register ICD中斷優先順序
#define ICDIPTR13       0xF8F01834//Interrupt Processor Targets Register 設定CPU介面選擇
#define ICDICFR3        0xF8F01C0C//Interrupt Configuration Register 設定ICD中斷觸發模式
#define ICDICPR1        0xf8f01284//Interrupt clear-pending Register 清除中斷暫存器

#define SPI_STATUS_0    0xF8F01D04//SPI Status Register 0
#define ICCIAR          0xF8F0010C//Interrupt Acknowledge Register
#define ICCEOIR     0xF8F00110//End Of Interrupt Register cpu結束響應，中斷狀態由active->inactive

//定義中斷向量表結構體,Handler爲函數，Data爲函數Handler的參數
typedef struct {
    Xil_ExceptionHandler Handler;
    void *Data;
} XExc_VectorTableEntry;
//申明中斷向量表
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[];
void InterruptHandler_IRQ(void);    //IRQ中斷處理常式
void Int_Init(void);                //GIC中斷初始化， ICD暫存器組
void Gpio_Init(void);
void CPU_Init(void);
int main(void)
{

    XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ;
    XExc_VectorTable[5].Data = NULL;

    //initialize
    Int_Init();
    CPU_Init();
    Gpio_Init();
    xil_printf("begin\r\n");
    Xil_ExceptionEnable();//這句放在這裏,避免開機中斷
    while(1);
    return 0;
}
void InterruptHandler_IRQ(void)
{
    u32 i;
    u32 IntID;
    u32 IntIDFull;
    xil_printf("come in 1\r\n");
    for (i = 0; i < 50000000; ++i) {}//延時防抖動
    //獲取目前發生的中斷號(#52)
    IntIDFull = Xil_In32(ICCIAR);
    IntID = IntIDFull & 0x3FF;
    Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 中斷清標誌位
    if(52 == IntID)
    {
        Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//GPIO中斷遮蔽
        Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除標誌位

        xil_printf("come in 2\r\n");

        Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//GPIO中斷使能
    }
    Xil_Out32(ICCEOIR, IntIDFull);//cpu結束響應，中斷 狀態由active->inactive
}
//對#52號中斷
void Int_Init(void)
{
    Xil_Out32(ICDDCR, 0UL);//關閉中斷設定
    Xil_Out32(ICDICER1, 0x100000);//不使能 #52
//  Xil_Out32(ICDICFR3, 0x100);//電平觸發
    Xil_Out32(ICDICFR3, 0x300);//邊沿觸發
    Xil_Out32(ICDIPR13, 0xA0);//優先順序A0
    Xil_Out32(ICDIPTR13, 0x01);//處理器爲CPU0
    Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 所有中斷清標誌位
    Xil_Out32(ICDISER1, 0x100000);//使能 #52
    Xil_Out32(ICDDCR, 0x01);//中斷分配器更新狀態
}

//GPIO MIO_50                        MIO50(0x40000)   中斷#52(0x100000)
void Gpio_Init(void)
{
//  Xil_Out32(DIRM_1, 0x40000);//output modem  沒影響
    Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//中斷遮蔽  [21:0]

//  Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x000000);//電平觸發
//  Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//高電平

    Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x3FFFFF);//邊沿觸發
    Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//上升沿
    Xil_Out32(INT_ANY_1, 0x0);//單邊沿

    Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除標誌位
    Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//中斷使能
}
void CPU_Init(void)
{
    //中斷優先順序都是A0,優先順序高於F0，CPU可接受這些中斷
    Xil_Out32(ICCPMR,0xF0);
    //處理器能接收IRQ，使能中斷信號連線到處理器
    Xil_Out32(ICCICR,0x07);
}
 

注： XExc_VectorTable向量表中的註冊向量爲IRQ中斷，CPU處理GPIO中斷的都是IRQ中斷，即XIL_EXCEPTION_ID_IRQ_INT

所以這裏XExc_VectorTable[5]中的向量表標號爲5；