OK6410开发板学习之外部中断（按键点亮led和蜂鸣器）

系统管理员 2022-05-24 03:42 566阅读 1赞

中断在嵌入式里面是很常见的一个功能了。通过这个功能，可以让CPU减轻很多负担，不用不断的查询设备的状态。提高了CPU的效率。

中断的大体过程如下：

![70][]

中断源检测中断信号产生，然后将中断信号发送给中断控制器，中断控制器判断该中断是否被屏蔽，从而决定该中断信号是否要发送给CPU。中断信号发送给CPU后，CPU对中断进行处理，也就是调用中断函数。上述过程，基本上是嵌入式的通过中断处理过程，只是不同的嵌入式在这三部分配置有区别而已。

S3C6410共有64个中断源。

![70 1][]

上图是S3C6410的中断控制器，这里就关心红色框部分。这两个是中断控制器，分别管理各自的32个中断。 如下图：

![70 2][]

![70 3][]

![70 4][]

上图红框中的就是今天我们需要关心的中断部分（外部中断）。

S3C6410共有127个外部中断，被分成10组，分组及引脚对应情况如下：

![70 5][]

分组对应中断号如下：

![70 6][]

从上图我们知道，并不是每一个外部中断引脚都分配了中断号，因此，在中断服务程序中，为了知道具体是哪一个中断，还需要去查询寄存器以知道是哪一个中断产生。

学习过2440的朋友可能知道，2440的中断的处理采用的是非向量方式，就是当中断产生时，都跳转到中断异常去，然后这个中断异常中，编写程序，判断是哪一个中断产生，然后去执行对应的中断处理程序。如下图：

![70 7][]

为了向下兼容，S3C6410中断处理有向量模式和非向量方式。在向量模式中，提前设定每个中断对应的入口地址，这样当中断产生的时候，就不用跳转到中断异常去了，直接跳转到对应的中断程序去了。这样中断处理的效率就提高了。向量中断模式如下图：

![70 8][]

明显看出，中断向量方式的效率要高。因此，在学习ok6410开发板的中断时，我职无旁贷的选择了向量中断模式。

综上，可以总结出S3C6410的外部中断程序设计基本步骤如下：

1、 设置外部管脚为中断；

2、 设置中断触发方式；

3、 取消中断屏蔽，使外部中断不屏蔽；

4、 设置中断滤波（可不设置，这里忽略）；

5、 使能外部中断；

6、 设置中断号的入口地址；

7、 设置中断号的中断选择，是irq还是fiq，默认为是irq；

8、 开启向量中断方式并打开全局中断；

9、 编写中断处理函数，中断函数前和后要使用嵌入汇编，保存环境和恢复环境。中断处理后，要清除中断挂起位和中断执行地址。

接下来我们就以OK6410开发板为载体来逐步的分析外部中断的实现步骤。OK6410开发板上共有6个用户按键，我们接下来就通过这6个按键完成外部中断，实现按键控制led和蜂鸣器的运行情况。

要想实现上述的控制功能，就得知道这些按键、led和蜂鸣器对应的引脚情况，这些可以通过查看OK6410开发板原理图得到。原理图部分截图如下：

用户按键与芯片部分

![70 9][]![70 10][]

led

![70 11][] ![70 12][]

蜂鸣器

![70 13][]![70 14][]

从截图上可以看出来按键对应的引脚是GPN0~5、led对应的引脚是GPM0~3、蜂鸣器对应的引脚是GPF15。需要用到的引脚已经确认，下面开始按步骤配置外部中断。

1.配置外部引脚位中断

通过查看s3c6410手册GPIO章节，我们找到GPN相关配置寄存器如下：

![70 15][]

这三个寄存器我们只需设置GPNCON，详细说明如下：

![70 16][]

从上图可知，要想将开发板用户按键设置成外部中断，只需要将GPNCON寄存器的GPN0~5这几个位设为10即可。实现代码如下：

#define  GPNCON *((volatile unsigned long*)0x7f008830)           /* GPN控制寄存器 */
    #define  GPNDAT *((volatile unsigned long*)0x7f008834)           /* GPN数据寄存器 此处未使用*/
    #define  GPNPUD *((volatile unsigned long*)0x7f008838)           /* GPN上下拉配置寄存器 此处未使用*/
    
    /* 按键初始化 
    *  设置按键对应引脚为外部中断模式
    */
    void button_init(void)
    {
    	/*	方式1  移位
    	GPNCON = (0b10 << 0) | (0b10 << 2) | (0b10 << 4) | (0b10 << 6) | (0b10 << 8) | (0b10 << 10);	
    	*/
    	/* 方式2 逻辑运算 */
    	GPNCON &= (~0x00000aaa);	
    	GPNCON |= 0x00000aaa;
    }

2.设置中断触发方式

通过原理图我们发现，按键部分是作了上拉处理的，所以这里设定外部中断触发方式为下降沿触发。接着在s3c6410手册的GPIO章节中找到外部中断相关寄存器说明部分，如下：

![70 17][]

![70 18][]

由GPNCON寄存器我们知道GPN0~5对应的是外部中断分组0 ，所以这里我们只需要配置EINT0CON0寄存器即可，EINT0CON0说明如下：

![70 19][]

红框中的位就是我们需要设置，从图中可知，只需将对应为设置位010即可，代码如下：

/*interrupt registes*/
    #define EXT_INT_0_CON       *((volatile unsigned int *)0x7f008900)        /* 外部中断0~27配置寄存器 */
    
        EXT_INT_0_CON &= ~(0x00000222);   
        EXT_INT_0_CON |= 0x00000222;                                   /* 配置为下降沿触发 */

3.取消中断屏蔽，使外部中断不屏蔽

既然想要取消中断屏蔽，那就得配置中断屏蔽寄存器，该寄存器在s3c6410手册的GPIO章节中找到外部中断相关寄存器说明部分。因为这里是外部中断分组0的0~5，所以只需配置EINT0MASK寄存器（0x7f008920）的bit0~5，如下红框部分:

![70 20][]

从上图可以知道，需要将EINT0MASK寄存器的bit0~5配置为0，代码如下：

#define EXT_INT_0_MASK      *((volatile unsigned int *)0x7f008920)        /* 外部中断0~27屏蔽寄存器 */  
    
    EXT_INT_0_MASK &= 0xffffffc0;                                   /* 取消屏蔽外部中断 */

4.设置中断滤波

滤波主要是消除毛刺干扰，需要配置滤波寄存器，如下图：

![70 21][]

代码如下“

”

#define EXT_INT_0_FLTCON0   *((volatile unsigned int *)0x7f008910)        /* 外部中断组0滤波寄存器 */ 
    
    EXT_INT_0_FLTCON0 = (0xff) | (0xff << 8) | (0xff << 16);        /* 设置外部中断0~5的滤波*/

5.使能外部中断

要想使能外部中断，就得配置中断使能寄存器VICxINTENABLE，又因为这里是外部中断分组0的0~5，根据s3c6410手册中断章节中断源介绍部分可知，这里只需要配置VIC0INTENABLE，如下红框：

![70 22][]

![70 23][]

![70 24][]

中断使能寄存器VIC0INTENABLE地址及说明如下：

![70 25][]

![70 26][]

从上图可知，只需将中断使能寄存器VIC0INTENABLE的bit0~1设置为1即可。配置代码如下：

#define VIC0INTENABLE       *((volatile unsigned int *)0x71200010)        /* 中断使能寄存器 */
    
     VIC0INTENABLE &= ~(0x00000003);                                /* 使能外部中断*/  
     VIC0INTENABLE |= (0x00000003);

6.设置中断号的入口地址

要想设置中断的入口地址，就得找到中断向量地址寄存器。通过上面的讲解可以知道外部中断组0的0~5中断由中断源0、1产生，隶属于VIC0，所以这里的中断向量地址寄存器就是VIC0VECRADDR0和VIC0VECRADDR1，地址如下：

![70 27][]

中断向量地址寄存器说明如下：

![70 28][]

所以，这里只需要将自定义的中断处理函数的地址赋给VIC0VECRADDR0和VIC0VECRADDR1即可，代码如下：

#define EINT0_3_VECTADDR    *((volatile unsigned int *)0x71200100)        /* 外部中断0~3向量地址寄存器 */  
    #define EINT4_7_VECTADDR    *((volatile unsigned int *)0x71200104)        /* 外部中断4~7向量地址寄存器 */
    
    EINT0_3_VECTADDR = (int)INT_TINT0_ISR;                         /* 中断产生时，CPU就会自动的将VIC0VECTADDR0的值赋给VIC0ADDRESS并跳转到这个地址去执 */  
    EINT4_7_VECTADDR = (int)INT_EINT1_ISR;                         /* INT_TINT0_ISR  INT_TINT1_ISR即为中断处理函数 */

7.设置中断号的中断选择，是irq还是fiq，默认为是irq

既然这里说了默认是irq，那我们就是使用默认的中断模式，不去进行设置。如果想要更改，配置中断选择寄存器即可，如下：

![70 29][]

8.开启向量中断方式并打开全局中断

开启向量中断方式需要操作系统控制协处理器（P15），而打开全局中断需要操作状态寄存器（CPSR）。别问我是怎么知道的，我不会告诉你是uboot告诉我这么做的。

开启向量中断方式：首先从arm11内核技术参考手册中找到系统控制协处理器章节（3.2节），找到与开启向量中断方式相关的协处理器控制寄存器，如下：

![70 30][]

![70 31][]

根据协处理器控制寄存器介绍得知，只需将控制寄存器的bit24置1就行了，代码如下：

/* 开启向量中断方式 */
    __asm__(
        "mrc p15,0,r0,c1,c0,0\n"
        "orr r0,r0,#(1<<24)\n"
        "mcr p15,0,r0,c1,c0,0\n"          
        : 
        :
         );

开全局中断：从arm架构参考手册中找到程序状态寄存器相关章节，如下：

![70 32][]

红框中这两个位就是关于开启中断的操作为，具体说明如下：

![70 33][]

arm11内核技术参考手册中也有相关的介绍，如下：

![70 34][]

设置代码如下：

/*
        打开全局中断（开总中断）
        */
    	__asm__(
        "mrs r0,cpsr\n"
        "bic r0, r0, #0x80\n"
        "msr cpsr_c, r0\n"            
        : 
        :
    );

至此，有关外部中断的初始化就完成，下面就可以进行中断服务函数的设计了。

9.编写中断处理函数，中断函数前和后要使用嵌入汇编，保存环境和恢复环境。中断处理后，要清除中断挂起位和中断执行地址

保存环境：这里需要嵌入汇编，代码如下：

/* 保存坏境 */  
        __asm__(
        "sub lr, lr, #4\n"  
        "stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"       
        : 
        :
    );

这是一个固定的代码，目的是为了保存环境，将r0-r12，lr寄存器的值给压入栈中。这里有sub lr,lr,\#4。将lr的值减去4。这个原因就要从ARM的流水线说起了。ARM采用流水线，取址，译码，执行。所以pc的值永远是当前执行指令的地址+8。中断跳转的时候，会将pc的值给lr，pc的值为当前执行程序地址+8，lr的值就是pc的值。而返回的地址应该是执行阶段的下一条地址，也就是当前执行程序地址+4，所以直接返回lr的值就不对了，应该返回lr-4的值。

恢复环境：这里也需要嵌入汇编代码，如下：

__asm__( 
        "ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^ \n"       
        : 
        : 
    );

这段代码也是固定的，目的是为了中断执行完后，在将这些值返回给r0-r12，pc寄存器。这样r0-r12寄存器的内容就恢复了，同时pc得到返回地址，就返回到中断前的程序地址去了。

有关于保存环境和恢复环境的代码。参考arm架构参考手册的A2,6章节，如下：

![70 35][]

中断处理代码主要实现按键控制led和蜂鸣器运行状态，按下按键s2，点亮led1，再按一次s2，关闭led1；依次类推，详见代码：

/* 外部中断0~3处理函数 */ 
    	if((EXT_INT_0_PEND & (1<<0)) == (1 << 0))
        	    led_Toggle(1);
    	if((EXT_INT_0_PEND & (1<<1)) == (1 << 1))
        	    led_Toggle(2);
    	if((EXT_INT_0_PEND & (1<<2)) == (1 << 2))
        	    led_Toggle(3);
    	if((EXT_INT_0_PEND & (1<<3)) == (1 << 3))

led_Toggle(4);

/\* 外部中断4~7处理函数 \*/ if((EXT\_INT\_0\_PEND & (1<<4)) == (1 << 4)) beep\_Toggle();if((EXT\_INT\_0\_PEND & (1<<5)) == (1 << 5))\{ led\_Toggle(0); beep\_Toggle();\}

中断处理完后，需要将中断挂起位给清零。这里，很简单的将所有中断位都给清零。然后再将中断执行地址给清0。

中断位挂起寄存器如下：

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中断向量0地址寄存器如下：

![70 37][]

代码如下：

/* 清除中断 */
        EXT_INT_0_PEND = ~0x0; 
        VIC0ADDRESS = 0;

这样，也就完成了S3C6410的外部中断程序设计了。但是，此时的代码下载至Ok6410开发板并不能正常工作，那是因为中断处理函数的代码是用c代码写的，c代码需要什么？需要栈啊。不然怎么时间环境保护和恢复环境了。可能有人会问之前不是设置过栈吗？怎么这里还需要设置了？那是因为之前设置的栈是SVC模式下的栈，而不是irq模式下的栈。不同模式，有自己的备份寄存器，其中，栈SP是每个模式都有自己的。所以需要设置下irq模式下的栈。代码也是比较简单的。在之前的设置栈的汇编代码中，将模式切换为irq模式，再设置sp。

代码如下：

@栈初始化 64M内存用于栈
    init_stack:
        msr cpsr_c, #0xd2
        ldr sp, =0x53000000    @ 初始化r13_irq
      
        msr cpsr_c, #0xd3
        ldr sp, =0x54000000    @ 将0x54000000写入sp寄存器中，栈大小64M    0x5400000000-0x500000000
        mov pc, lr	           @ 返回调用处继续往下执行

这样再将代码编译后下载至开发板里就可以正常工作了。

代码下载地址：[OK6410实现外部中断控制led与蜂鸣器][OK6410_led]

5 、   设置中断号的中断选择，是irq 还是fiq，默认为是irq；

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[70 1]: /images/20220524/0f47c797b8f444a8a4e5c3c8506c4c90.png
[70 2]: /images/20220524/df46b8739cba438bbc94b52fab7e6b4f.png
[70 3]: /images/20220524/b87de98a93e346d1932e51c523fb1b02.png
[70 4]: /images/20220524/0460d3b266f84e84b601ec80ecd72279.png
[70 5]: /images/20220524/e50065dd0c76436f8dfe31950c965a57.png
[70 6]: /images/20220524/0732ab089dd44d688f07940171ebeef7.png
[70 7]: /images/20220524/b22775727ba341cd9cc0f98bdea23e20.png
[70 8]: /images/20220524/4304b47d788b449d92ca3e0127fa2076.png
[70 9]: https://img-blog.csdn.net/20180519221052163?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NTQ4NDE=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
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[70 11]: https://img-blog.csdn.net/20180519221113587?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NTQ4NDE=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[70 12]: /images/20220524/e34b96f658d847ad926cb6ed3612a9c4.png
[70 13]: https://img-blog.csdn.net/20180519221611188?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NTQ4NDE=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[70 14]: /images/20220524/436619051711482495b0c63a78fef368.png
[70 15]: /images/20220524/7d2dc420bdb94fcab2d7ee1c81c7ad3f.png
[70 16]: /images/20220524/e5abe1e711b249b29614999a5bd22764.png
[70 17]: /images/20220524/1e2bb548d1f946f98fc657135eee4df6.png
[70 18]: /images/20220524/8f6cb7fa388c49f2a5d9d5c87bf95c53.png
[70 19]: /images/20220524/6198221543c346269813cf29e7a78434.png
[70 20]: /images/20220524/97a758d6657a4c7480453c7ca783304b.png
[70 21]: /images/20220524/409ba633570245afa522db6fda344efe.png
[70 22]: /images/20220524/be55f1edae244790ae7e89f993b745b8.png
[70 23]: /images/20220524/4235db39ec014e229725ccdc2a8d829c.png
[70 24]: /images/20220524/a4a2cdc86d0c462a871b37c1012b9c51.png
[70 25]: /images/20220524/63a4d7c71205453e9954e86404b8a2d9.png
[70 26]: /images/20220524/fa435d1673f44bd4aad2ecfaf9aaa17c.png
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[70 28]: /images/20220524/96838de32a9a4768a7703669fc19f6f1.png
[70 29]: /images/20220524/54f7dea7ccdd4307a22489f4038c6f13.png
[70 30]: /images/20220524/1256e37045a8460ebd6908d5de96355c.png
[70 31]: /images/20220524/4792a3a54a8248b6b29a87c579dcf9bc.png
[70 32]: /images/20220524/cb3437ab519b439bbb1a3a98b6ddfdc7.png
[70 33]: /images/20220524/137e995900fa435597b08dec24bb24e0.png
[70 34]: /images/20220524/aee8e78726d24ae6ae3f5b0589c90fb6.png
[70 35]: /images/20220524/bee9bb16b9824ae8a1db633a06b0b756.png
[70 36]: /images/20220524/485a5e38e3e14252bfbfcc32b543179d.png
[70 37]: /images/20220524/3761ddc76ef64ec8820a34e3d5400a15.png
[OK6410_led]: https://download.csdn.net/download/u014754841/10426458