实验5_外部中断应用实验

实验五外部中断应用实验

一、实验目的：

1．了解S3C2440外部中断的工作原理。

2．掌握S3C2440外部中断的使用方法。

二、实验设备：

PC机、仿真器、ARM 实验箱。

三、实验内容：

通过外部S201、S202、S203 按键触发外部中断。

四、实验原理：

5.1 ARM 的异常中断类型

在嵌入式系统中外部设备的功能实现主要是靠中断机制来实现的。中断功能可以解决

CPU 内部运行速度远远快于外部总线速度而产生的等待延时问题。ARM 提供的FIQ 和

IRQ 异常中断用于外部设备向CPU 请求中断服务，一般情况下都是采用IRQ 中断。

5.2 异常中断响应过程和返回过程

异常中断的响应过程：

1).保存处理器当前状态寄存器CPSR 的值到备份程序状态寄存器SPSR 中。

2).设置但前程序状态寄存器CPSR 的值，其中包括：设置CPSR 响应位的值，使处理

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器进入特定的处理器模式；按要求屏蔽中断，通常应该屏蔽IRQ 中断。在FIQ 总断时屏

蔽FIQ 中断。

3).设置Lr 寄存器。将相应中断模式的Lr 寄存器的值设为异常中断的返回地址。

4).处理程序计数器PC，将PC 值设为相应的中断向量的地址，从而实现跳转以执行中

断服务程序。

异常中断的返回过程：

当处理器执行完以上流程之后，处理器已经从中断向量进入异常处理的状态。异常中断

处理完毕之后，在异常中断程序的末端，处理器进入异常中断的返回状态，其流程如下：1).恢复状态寄存器。将保存的备份程序状态寄存器SPSR 值赋给当前程序状态寄存器CPSR。

2).将返回地址赋值到程序计数器（PC）。这样程序将返回到异常中断产生的下一条指令

或出现问题的指令处执行。

需要注意的是：对于不同的异常中断，其返回地址的计算方法也是不同的，IRQ 和FIQ

异常中断产生时，程序计数器PC 已经更新，而SWI 中断和未定义指令中断时由当前指令

自身产生的，程序计数器PC尚未更新，所以要计算出下一条指令的地址来执行返回操作；指令预取指中指异常中断和数据访问中断要求，返回到出现异常的执行现场，重新执行操作。保存状态寄存器CPSR－>进入特定模式、屏蔽中断－>设置Lr 寄存器－>设置程序计

数器PC进入中断向量、异常中断的处理程序－>恢复状态寄存器－>将返回地址复制到程序计数器。

5.3 异常中断的安装

S3C2440 系统通过异常向量表安装异常中断处理程序。即将异常向量表指向异常中断

处理程序的入口，实现面向异常中断的跳转，异常向量中断的的入口地址是固定的（0x00 －0x1C），系统运行到满足异常中断时，系统将自动跳入相应的异常中断向量表中，而在异常向量表中保存的正是利用跳转指令或LDR 指令指向该中断的异常中断处理程序，这就实现了异常中断处理程序的安装。

1）.利用跳转指令实现异常中断的安装

将 BL 指令放置到中断向量表的特定位置，跳转目标地址为中断处理程序的首地址，

便可直接实现异常中断的安装。其优点是BL指令可以直接保存地址，缺点是BL的跳转范

围只有32MB 的地址空间。

2）.利用ldr 指令实现异常中断的安装

利用ldr 直接向程序计数器PC 中赋值也可以实现中断处理程序的安装。先要将异常

中断处理程序首地址的绝对地址放在临近的一个存储单元中，然后用ldr 命令将该内存单元中的地址读取到PC 中。其优点是可调用程序的范围不受限制。

五、S3C2440 的中断控制器：

SRCPND――源中断指示寄存器

SRCPND 寄存器32 位中的每一位对应着一个中断源，每一位被设置为 1，则相应的

中断源产生中断请求并且等待中断被服务。因此，这个寄存器表明了哪个中断源在等待中断请求被处理。注意，SRCPND 寄存器的每一位是由中断源自动设置的，而不管INTMSK

寄存器中的屏蔽位是否置 1。另外，SRCPND 寄存器不影响中断控制器的优先级逻辑。

在指定中断源的中断服务程序中，SRCPND 寄存器相对应的位必须被清除，这样才可

以正确响应来自同一中断源的中断请求。如果从ISR 返回而没有清除相应的位，也就是SRCPND 寄存器中的对应的位还是1，那么就会一直响应这个中断请求。

SRCPND 中相应的中断位清除的时间依赖于用户的需求，如果想要从同一中断源接收

另一次有效的中断请求，你在第一次就应该清除相应的位，并且使能中断。用户可以通过向SRCPND 寄存器的相应位写“1”，这样可以清除该位。下表为SRCPND 寄存器的地址和位定义说明。

INTMOD――中断模式寄存器

中断模式寄存器（INTMOD）的32 位中的每一位对应一个中断源，当INTMOD 的每

一位都设置位 1，则ARM 内核将以FIQ 模式相应中断，否则将以IRQ 模式相应中断。

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INTMOD 寄存器的定义如下表：

INTPND――中断请求寄存器

中断请求寄存器32 位中的每一位对应着相应的中断请求，经过优先级逻辑后，

INTPND 寄存器只能有一位被设置为 1，并且向ARM 产生中断请求。在IRQ 中断服务

子程序，能够读取这个寄存器的值来决定32 个中断源的那一个中断被服务。

同 SRCPND 寄存器，在中断服务子程序里，这个寄存器的相应位需要被清除。我们可

以向INTPND 寄存器写一个数据 1，来清除寄存器的指定位。

INTMSK――中断屏蔽寄存器

在 INTMSK 寄存器中，32 位依次对应着每个中断源，如果指定位被设为 1，ARM 将

不响应中断源的中断请求（注意，即使在SRCPND 相应的位被置位1 的条件下也不响应）。如果屏蔽位为 0，则中断请求可以被响应。

INTOFFSET――中断偏移寄存器

中断偏移寄存器INTOFFSET 中的值显示了INTPND 寄存器中哪一个IRQ 的中断请

求，这个位在清除SRCPND 和INTPND 后将自动清除。

S3C2440 子中断列表

SUBSRCPND――次级源中断指示寄存器

INTSUBMSK――次级中断屏蔽寄存器

EXTINTn――外部中断控制寄存器n

外部中断控制寄存器可以控制外部中断信号有效方式，外部中断信号有效方式可以设置