嵌入式学习---ARM中断控制系统

• 硬件中断处理是实时系统设计的最重要、最关键的问题。

外部事件与CPU的交互方式

查询方式

• 程序不断地查询各设备的状态，并做出相应的反应。该方式实现比较简单，常用在比较单一的系统中，比如一个温控系统中可以使用查询方式不断检测温度的变化。
• 特点：实现简单；但CPU利用率很低，不适合多任务的系统。

中断方式

• 当事件发生时，硬件会设置某个寄存器；CPU在每执行完一个指令时，查看这个寄存器，如果所关注的事件发生了，则中断当前程序，跳转到一个固定的地址处理这个事件，处理完后返回到被中断的程序中继续运行。
• 特点: 实现相对复杂，但效率较高，是常用的方法。

什么是中断源

• 中断源是指能够触发中断请求的事件或信号源。在计算机系统中，中断源可以是硬件设备（如键盘、鼠标、定时器等）或软件程序（如操作系统或应用程序）发出的信号。当中断源触发中断请求时，处理器会立即中断当前正在执行的任务，转而去处理中断服务程序，以响应中断事件。中断源的存在可以提高系统的响应速度和处理效率，使得处理器能够及时处理重要的事件或任务。

S3C2440支持60个中断源

FIQ和IRQ

FIQ（Fast Interrupt Request）和IRQ（Interrupt Request）是两种不同类型的中断请求。

• IRQ是一种标准的中断请求，用于处理一般的中断事件。它是由外部设备（如键盘、鼠标、定时器等）或软件程序发出的中断信号。当IRQ中断请求被触发时，处理器会中断当前正在执行的任务，保存当前的上下文，并跳转到IRQ中断服务程序去处理中断事件。IRQ中断请求具有较低的优先级，可以被其他中断请求打断。
• FIQ是一种快速中断请求，用于处理紧急或高优先级的中断事件。与IRQ相比，FIQ具有更高的优先级和更快的响应速度。FIQ中断请求通常由特定的硬件设备（如DMA控制器、硬盘控制器等）发出，用于处理一些需要快速响应的关键任务。当FIQ中断请求被触发时，处理器会立即中断当前任务，保存当前的上下文，并跳转到FIQ中断服务程序去处理中断事件。由于FIQ具有较高的优先级，它可以打断正在执行的IRQ中断请求。

总结来说，IRQ用于处理一般的中断事件，而FIQ用于处理紧急或高优先级的中断事件。FIQ具有更高的优先级和更快的响应速度，适用于一些对实时性要求较高的任务。

• IRQ模式下，中断处理程序需要自己保存R8到R12这几个寄存器，退出中断处理时需要自己恢复这几个寄存器，而FIQ模式由于这几个寄存器都有back寄存器(fiq_R8…)，模式切换时CPU自动保存这些值到back寄存器，退出FIQ模式时自动恢复，所以这个过程FIQ比IRQ快。FIQ比IRQ有更高优先级，如果FIQ和IRQ同时产生，那么FIQ先处理。

中断处理流程

• 中断控制器汇集各类外设发出的中断信号【中断控制器通常具有多个中断输入引脚，每个引脚对应一个外设的中断信号。当外设发出中断请求时，相应的中断输入引脚会被置为高电平或触发一个特定的信号。中断控制器会监测这些引脚的状态，并确定哪个外设发出了中断请求】，中断控制器会将中断请求的优先级进行排序，然后将最高优先级的中断请求发送给CPU。
• CPU保存当前程序的运行环境，然后调用中断服务程序 (ISR)来处理中断。
• 在ISR中通过读取外设的相关寄存器来识别中断的类型，并进行相应的处理。

将外设中断通知给CPU

SUBSRCPND寄存器

• SUBSRCPND寄存器用来标明子中断 (如:INT_RXDO)是否发生。S3C2440有15个子中断，SUBSRCPND中每一位对应一个子中断，当这些子中断发生时，相应的位被置为1清除子中断只需向SUBSRCPND寄存器中相应位写入1。

INTSUBMSK寄存器

• INTSUBMSK寄存器用来屏蔽SUBSRCPND寄存器所标示的中断。INTSUBMSK寄存器中某位被设为1时，相应的子中断被屏蔽。设为0时，表示子中断被允许。

SRCPND寄存器

• SRCPND中每一位用来标明一个 (或一类)中断是否已经发生。例如: SUBSRCPND寄存器中的子中断INT_RXDO发生了，且没有被INTSUBMSK屏蔽，则SRCPND的INT UARTO位被置1。SRCPND寄存器的清除与SUBSRCPND寄存器相似，若想清除某一位，往此位写入1。

INTMSK寄存器

• INTMSK寄存器用来屏蔽SRCPND所标示的中断。INTMSK某位被设置为1时，对应的中断被屏蔽，设置为0时，相应中断被允许。INTMSK只能屏蔽设为IRQ的中断，不能屏蔽设为FIQ的中断。

INTMOD寄存器

• 当INTMOD寄存器中某位被设置为1时，它所对应的中断源会被设置为FIQ模式，即此中断发生时，CPU将进入快速中断模式，这通常用来处理特别紧急的中断。当该位被置为0时，表示为IRQ模式。

INTPND寄存器

• 经过中断优先级仲裁器选出优先级高的中断后，这个中断在INTPND寄存器中的相应位被置1，随后，CPU将进入中断模式处理它。同一时间内，此寄存器只有一位被置1；在ISR中可以根据这个位确定中断类型。清除该中断时，往这个位写入0。