S3C2440—12.按键中断

文章目录

• 一. 总体
• 二. CPSR设置
• 三. 中断源设置
• 四. 中断控制器设置
• 五. C中断处理函数
• 六. 汇编IRQ异常处理程序
• 七. 源码

一. 总体

要驱动按键中断控制LED亮灭，程序要进行如下几部分操作：

• 在start.S中对CPSR寄存器中清除I位，使能IRQ,这是大前提
• 根据原理图找出按键对应的外部中断，对外部中断对应引脚做相应配置，使能相应的外部中断：EINTMASK
• 开启中断使能：INTMSK要设置
• 编写C中断处理函数，通过INTOFFSET、EINTPEND确定哪个中断触发，并做相应处理，还要清除中断标志位
• 编写start.S中的IRQ异常处理函数

二. CPSR设置

CPSR的IRQ中断使能位不使能，都行不通，我就找bug找了一天。。。

在代码重定位之后就对CPSR的I位清零，并且分配栈指针，如下：

	mrs r0, cpsr         /* 读出cpsr */
	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

	/* 设置 sp_usr */
	ldr sp, =0x33f00000

CPU再运行程序的时候，会自动使用栈，栈指针sp在调用C程序之前就要设定。 CPU的内存RAM空间存放规律一般是分段的，从地址向高地址，依次为：程序段（.text），BSS段，然后上面还可能会有堆空间，然后最上面才是堆栈段，这样安排堆栈，是因为堆栈的特点决定的，所以堆栈的指针SP初始化一般在堆栈段的高地址，也就是内存的高地址，然后让堆栈指针向下增长（其实就是递减）。这样做的好处就是堆栈空间远离了其他段，不会跟其他段重叠，造成修改其他段数据，而引起不可预料的后果，还有设置堆栈大小的原则，要保证栈不会下溢出到数据空间或者程序空间。所谓堆栈溢出，是指堆栈指针SP向下增长到其他段空间，如果栈指针向下增长到其他段空间，称为堆栈溢出。堆栈溢出会修改其他空间的值，严重情况下可造成死机.

三. 中断源设置

中断源的设置，主要是三点：

• 配置按键引脚为外部中断模式
• 配置外部中断的触发方式：上升沿、下降沿都触发
• 使能相应的外部中断线（EINT0~3默认开启使能）

通过查看板子的原理图获取按键对应的引脚，以及对应的外部中断线，中断源配置的代码如下：

/* 中断源（按键引脚）初始化
 * EINT0  EINT2  EINT11  EINT19
 * GPF0   GPF2   GPG3    GPG11
 *  S2     S3     S4      S5
 * 说明：配置按键对应的引脚、配置中断触发方式
*/
void Exti_SoucreKeyInit( void )
{
    /* GPF0、2配置为外部中断引脚模式 */
    GPFCON &= ~( (3<<0)|(3<<4) );
    GPFCON |=  ( (2<<0)|(2<<4) ); 

    /* GPG3、11配置为外部中断引脚模式 */
    GPGCON &= ~( (3<<6)|(3<<22) );
    GPGCON |=  ( (2<<6)|(2<<22) );

    /* EXTINTx 外部中断控制寄存器设置中断触发模式：上升沿、下降沿都触发 配置相应位为11x */
    EXTINT0 |= ( (7<<0)|(7<<8) );   //EXINT0、2
    EXTINT1 |=  (7<<12);            //EXINT11
    EXTINT2 |=  (7<<12);            //EXINT19

        /* EINTMASK 外部中断使能寄存器，开启对应的外部中断，清零开启 */
    EINTMASK &= ~( (1<<11)|(1<<19) ); //EINT0~3默认开启使能
}

四. 中断控制器设置

根据中断的流程图来配置，先分析一下各个寄存器：

• MODE用来配置中断的模式，可以选择中断模式为FIQ，这里我们只使用IRQ，所以MODE寄存器不需要设置，如图：默认是IRQ

• MASK相当于使能位（默认是屏蔽的），所以要清零INTMASK寄存器使能相应的中断。设置INTMASK来使能：

• 读取INTPND可以得到当前正在处理的中断是哪一个，因为可能存在多个中断请求在排队，优先级问题。配合OFFSET寄存器使用效果更加。

  而且不需要手动清除INTPND，在清除SRCPND的时候，INTPND会自动清除

• SRCPND寄存器用来产看发生请求的中断控制线（中断源）：
  外部中断是without sub-register的，所以中断的请求直达SRCPND，所以可以通过SRCPND寄存器来显示是否有中断请求，相当于中断标志位，所以在处理中断之后需要清除SRCPND。

所以在初始化中断控制器的时候，只要打开使能位即可，就是配置一下INTMASK就可以。SRCPND和INTPND是在中断处理函数里使用的，判断是哪一个中断请求的

中断控制器有关的初始化代码如下：

/* 中断控制器初始化
 * 说明：开启中断使能，在EINTMASK、INTMSK中，只有EINT0~3是默认不屏蔽的
 */
void Exti_InterruptControlInit( void )
{
    /* 开启中断使能 */
    INTMSK &= ~( (1<<0)|(1<<2)|(1<<5) );
}

五. C中断处理函数

在C中断处理函数中，要分辨中断请求，根据相应的中断请求做出回应，我使用按键来控制三个LED的亮灭状态，具体代码如下：

#define LED1_ON  GPFDAT &= ~(1<<4)
#define LED2_ON  GPFDAT &= ~(1<<5)
#define LED3_ON  GPFDAT &= ~(1<<6)

#define LED1_OFF  GPFDAT |= (1<<4)
#define LED2_OFF  GPFDAT |= (1<<5)
#define LED3_OFF  GPFDAT |= (1<<6)

/* 中断处理函数
 * 说明：触发外部中断后，进入中断处理函数，通过SRCPND来判断触发了哪一个中断，从而进行相应的操作。退出时要清理中断
 */
void Exti_ProcessingInterrupt( void )
{

      unsigned int temp = INTOFFSET;
    unsigned int reset = 0;//用来清零up,
    puts("\n\rIRQ!\n\r");
    /*  可以通过INTOFFSET寄存器的值来直接判断哪个中断触发了 */
    if( temp==0 )      //EINT0
    {
        if(GPFDAT&(1<<0))  //引脚高电平，按键按下，点亮LED
        {
            LED1_ON;
        }
        else
        {
            LED1_OFF;
        }
        reset |= (1<<0);
    }
    else if( temp==2 ) //EINT2
    {
        if(GPFDAT&(1<<2)) //GPF2
        {
            LED2_ON;
        }
        else
        {
            LED2_OFF;
        }
        reset |= (1<<2);
    }
    else if( temp==5 ) //EINT8_23
    {
        if( EINTPEND&(1<<11) )
        {
            if(GPGDAT&(1<<3)) //GPG3
            {
              LED3_ON;
            }
          else
          {
             LED3_OFF;
          }
        }

        else if( EINTPEND&(1<<19) )
        {
            if(GPGDAT&(1<<11)) //GPG11
        {
            LED1_ON;
            LED2_ON;
            LED3_ON;
        }
        else
        {
            LED1_OFF;
            LED2_OFF;
            LED3_OFF;
        }
        }

        reset |= (1<<5);
    }

    /* 清除SRCPND、INTPND标志位 */
    EINTPEND |= ( (1<<11)|(1<19) );//写1清除

    SRCPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) );
    INTPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) ); 

}

最后还要清除EINTPEND、SRCPND、INTPND中的标志位，不然程序会一直处于中断中。

六. 汇编IRQ异常处理程序

当触发外部中断时，CPU会去中断向量表中IRQ的指令位置，跳转到IRQ的处理程序中，所以首先得在_start之后的0X18处写一个跳转指令，跳转至IRQ处理程序，如下：

_start:
	/* 异常向量表 */
	bl reset   /* 0X0  Reset 上电复位，从0地址开始执行程序，依次：关闭看门狗、配置时钟系统、初始化sdram、拷贝代码到sdram（重定位）、清除.bcc段、进入mian函数 */
	bl halt     /* 0X4  Undefined instruction */
	bl halt     /* 0X8  Software Interrupt */
	bl halt      /* 0XC  Abort(prefetch) */
	bl halt      /* 0X10 Abort(data) */
	bl halt      /* 0X14 Reserved */
	ldr pc, =irq_addr      /* 0X18 IRQ */
	bl halt              /* 0X1C FIQ */ 

.align 4
irq_addr:
	.word do_irq

在do_irq程序中，首先指定栈指针，然后保存现场（注意返回的值是lr-4），然后调用C处理函数，然后恢复现场，如下：

.align 4
do_irq:
	ldr sp, =0x33d00000

	sub lr, lr, #4            /* 发生中断时，返回值是lr-4 */
	stmdb sp!, {r0-r12,lr}

	bl Exti_ProcessingInterrupt

	ldmia sp!, {r0-r12,pc}^

七. 源码

start.S

.text
.global _start

_start:
	/* 异常向量表 */
	bl reset   /* 0X0  Reset 上电复位，从0地址开始执行程序，依次：关闭看门狗、配置时钟系统、初始化sdram、拷贝代码到sdram（重定位）、清除.bcc段、进入mian函数 */
	bl halt     /* 0X4  Undefined instruction */
	bl halt     /* 0X8  Software Interrupt */
	bl halt      /* 0XC  Abort(prefetch) */
	bl halt      /* 0X10 Abort(data) */
	bl halt      /* 0X14 Reserved */
	ldr pc, =irq_addr      /* 0X18 IRQ */
	bl halt              /* 0X1C FIQ */ 

.align 4
irq_addr:
	.word do_irq

.align 4
do_irq:
	ldr sp, =0x33d00000

	sub lr, lr, #4            /* 发生中断时，返回值是lr-4 */
	stmdb sp!, {r0-r12,lr}

	bl Exti_ProcessingInterrupt

	ldmia sp!, {r0-r12,pc}^

.align 4
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 */

	/* 代码重定位的时候，首先初始化SDRAM，然后拷贝代码，然后清除.bss段（防止内存访问出错），最后执行main函数，main就在重定位的SDRAM中去执行 */
	bl sdram_init

	/* 重定位text, rodata, data段整个程序 */
	bl copy2sdram

	/* 清除BSS段 */
	bl clean_bss

	mrs r0, cpsr         /* 读出cpsr */
	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

	/* 设置 sp_usr */
	ldr sp, =0x33f00000

	//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 */

.align 4
halt:
	b halt

exti.c

#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"

/* LED引脚低电平点亮 */
#define LED1_ON  GPFDAT &= ~(1<<4)
#define LED2_ON  GPFDAT &= ~(1<<5)
#define LED3_ON  GPFDAT &= ~(1<<6)

#define LED1_OFF  GPFDAT |= (1<<4)
#define LED2_OFF  GPFDAT |= (1<<5)
#define LED3_OFF  GPFDAT |= (1<<6)

/* 中断控制器初始化
 * 说明：开启中断使能，在EINTMASK中，只有EINT0~3是默认不屏蔽的
 */
void Exti_InterruptControlInit( void )
{
    /* 开启中断使能 */
    INTMSK &= ~( (1<<0)|(1<<2)|(1<<5) );
}

/* 中断源（按键引脚）初始化
 * EINT0  EINT2  EINT11  EINT19
 * GPF0   GPF2   GPG3    GPG11
 *  S2     S3     S4      S5
 * 说明：配置按键对应的引脚、配置中断触发方式
*/
void Exti_SoucreKeyInit( void )
{
    /* GPF0、2配置为外部中断引脚模式 */
    GPFCON &= ~( (3<<0)|(3<<4) );
    GPFCON |=  ( (2<<0)|(2<<4) ); 

    /* GPG3、11配置为外部中断引脚模式 */
    GPGCON &= ~( (3<<6)|(3<<22) );
    GPGCON |=  ( (2<<6)|(2<<22) );

    /* EXTINTx 外部中断控制寄存器设置中断触发模式：上升沿、下降沿都触发 配置相应位为11x */
    EXTINT0 |= ( (7<<0)|(7<<8) );   //EXINT0、2
    EXTINT1 |=  (7<<12);            //EXINT11
    EXTINT2 |=  (7<<12);            //EXINT19

        /* EINTMASK 外部中断使能寄存器，开启对应的外部中断，清零开启 */
    EINTMASK &= ~( (1<<11)|(1<<19) ); //EINT0~3默认开启使能
}

/* 中断处理函数
 * 说明：触发外部中断后，进入中断处理函数，通过SRCPND来判断触发了哪一个中断，从而进行相应的操作。退出时要清理中断
 */
void Exti_ProcessingInterrupt( void )
{

      unsigned int temp = INTOFFSET;
    unsigned int reset = 0;//用来清零up,
    puts("\n\rIRQ!\n\r");
    /*  可以通过INTOFFSET寄存器的值来直接判断哪个中断触发了 */
    if( temp==0 )      //EINT0
    {
        if(GPFDAT&(1<<0))  //引脚高电平，按键按下，点亮LED
        {
            LED1_ON;
        }
        else
        {
            LED1_OFF;
        }
        reset |= (1<<0);
    }
    else if( temp==2 ) //EINT2
    {
        if(GPFDAT&(1<<2)) //GPF2
        {
            LED2_ON;
        }
        else
        {
            LED2_OFF;
        }
        reset |= (1<<2);
    }
    else if( temp==5 ) //EINT8_23
    {
        if( EINTPEND&(1<<11) )
        {
            if(GPGDAT&(1<<3)) //GPG3
            {
              LED3_ON;
            }
          else
          {
             LED3_OFF;
          }
        }

        else if( EINTPEND&(1<<19) )
        {
            if(GPGDAT&(1<<11)) //GPG11
        {
            LED1_ON;
            LED2_ON;
            LED3_ON;
        }
        else
        {
            LED1_OFF;
            LED2_OFF;
            LED3_OFF;
        }
        }

        reset |= (1<<5);
    }

    /* 清除SRCPND、INTPND标志位 */
    EINTPEND |= ( (1<<11)|(1<19) );//写1清除

    SRCPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) );
    INTPND |= ( (1<<0)|(1<2)|(1<<5) ); 

}

main.c

#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"
#include "init.h"

char g_Char = 'A';//.data

int main(void)
{
	uart0_init();

	Exti_InterruptControlInit();//中断控制器初始化
	Exti_SoucreKeyInit();//中断源初始化，按键引脚

	led_init();//LED初始化
	puts("\n\rProgram Starts!\n\r");

	while (1)
	{
		delay(1000000);
		/* 让程序一直在执行，以此衬托中断 */
		putchar(g_Char);
		g_Char++;

	}

	return 0;
}