ZYNQ笔记（4）：PL触发中断

一、ZYNQ中断框图

PL到PS部分的中断经过ICD控制器分发器后同时进入CPU1 和CPU0。从下面的表格中可以看到中断向量的具体值。PL到PS部分一共有20个中断可以使用。其中4个是快速中断。剩余的16个是本章中涉及了，可以任意定义。如下表所示。

二、ZYNQ中断分类

1.软件中断（SGI）

　　ZYNQ 2 个 CPU 都具备各自 16 个软件中断。通过 ICDSGIR 寄存器写入 SGI 中断号，以及指定目标 CPU 来产生一个软件中断。通过 CPU 私有总线实现写操作。CPU 能中断自己或者其他 CPU，或者所有的 CPU。通过读 ICCIAR（Interrupt Clear Pending）寄存器相应的比特位写1，可以清楚中断。所有的 SGI 为边沿触发，用于 SGI 的敏感性是固定的，不能修改。 ICDICFR0 寄存器是只读寄存器。

2.私有外设中断（PPI）

　　每个 CPU 连接一个私有的5个共享的外设中断，所有的中断敏感类型是固定的，不能修改。这里有 2 个 PL 到 CPU 的快速中断 nFIQ，私有中断包括 global timer、private timer 、watch dog 等。将来自 PL 的快速中断信号 FIQ 和中断信号 IRQ 翻转，然后送到中断控制器中。因此尽管在 ICDICFRI 寄存器内反映他们是活动低敏感信号，但是在 PS-PL接口为高电平活动。

3.共享外设中断（SPI）

　　　共享中断就是 PL 的中断可以发送给 PS 处理。有 16 个 PL 的中断，它们可以设置为高电平或者低电平触发。中断控制器用于管理中断的优先级和接收用于 CPU 的这些中断。默认情况下，所有共享外设中断的复位是一个活动高电平。然而软件使用 ICDICFR2 和 ICDICFR5 寄存器将中断32、33和92编程为上升沿敏感。

 

PS：私有外设中断和共享外设中断都含有PL侧引入的中断，而软件中断是没有的。

 

三、ZYNQ中断步骤

1.文字描述

第一步：初始化 cpu 的异常处理功能
第二步：初始化中断控制器
第三步：向 CPU 注册异常处理回调函数；
第四步：将中断控制器中的对应中断 ID 的中断与中断控制器相连接
第五步：设置 GPIO 的中断类型，比如高电平中断、低电平中断、上升沿中断、下降沿中断等。
第六步：设置 GPIO 中断回调函数，这里设置的回调函数是用于用户使用的。
第七步：使能 GPIO 的对应 PIN 的中断
第八步：使能中断控制器
第九步：使能异常处理功能

2.框图描述

 

 

四、操作注意事项

1.配置ZYNQ内核时需要将 Interrupts --- Fabric Interrupts 勾选上

2.因为是 PL 端，往往涉及引脚，所以需要添加约束文件，并且生成 bit 流文件，以此加载 SDK 开发环境

3.可以在 system.mss --- gpiops --- Important Examples --- xgpiops intr_example 中得到典型的 GPIO 中断的代码。 

五、补充

ARM体系架构的处理器中通常将低地址32字节作为中断向量表，当中断产生时会执行以下操作：

1. 保存处理器当前状态，设置中断屏蔽位和各条件标志位
2. 设置当前程序状态寄存器CPSR中相应位
3. 将lr_mode寄存器设置成返回地址
4. 跳转到中断向量地址执行，从而跳转到相应的中断程序中执行
5. 执行中断处理函数内容
6. 恢复被屏蔽的中断屏蔽位
7. 返回到被中断指令的下一条指令处继续执行

zynq中低32字节作为中断向量表，每个中断占据4字节，这4字节通常存储一个跳转指令，从而跳转到中断解析程序中。这低32字节中断向量表如：

参考资料：

　　　　[1]V3学院FPGA教程

　　　　[2]何宾, 张艳辉. Xilinx Zynq-7000嵌入式系统设计与实现[M]. 电子工业出版社, 2016.