文章目錄

• 1. 什么是中斷
• 2. CPU中斷
• 2.1 CPU中斷的概述
• 2.2 CPU中斷向量和優(yōu)先級(jí)
• 2.3 CPU中斷的寄存器
• 2.4 可屏蔽中斷的響應(yīng)過程
• 2.5 X2812的PIE中斷
• 3.1 PIE中斷概述
• 3.2 PIE中斷寄存器
• 3.3 PIE中斷向量表
• 4. X281x的三級(jí)中斷系統(tǒng)分析
• 4.1 外設(shè)級(jí)
• 4.2 PIE級(jí)
• 4.3 CPU級(jí)

1. 什么是中斷

中斷是硬件和軟件驅(qū)動(dòng)事件，它使得CPU暫停當(dāng)前的主程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行一個(gè)中斷服務(wù)子程序。X281x的中斷系統(tǒng)從上至下分成了三級(jí)，即CPU級(jí)中斷、PIE級(jí)中斷、外設(shè)中斷。

2. CPU中斷

通常中斷申請(qǐng)信號(hào)是由外圍設(shè)備提出的，表示一個(gè)特殊的時(shí)間已經(jīng)發(fā)生，請(qǐng)求CPU暫停正在執(zhí)行的主程序，去處理相應(yīng)的更為緊急的事件。

2.1 CPU中斷的概述

中斷的觸發(fā)有兩種：一種是在軟件中寫指令，例如INTR、OR IFR或者TRAP指令;另一種是硬件方式觸發(fā)，例如來自片內(nèi)外設(shè)或者外設(shè)設(shè)備的中斷信號(hào)，表示某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。

無論是軟件中斷還是硬件中斷，都可以歸結(jié)為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。

接受到中斷信號(hào)后，CPU會(huì)按照以下4個(gè)步驟來處理中斷：

接收中斷信號(hào)：外設(shè)或者其他方式向CPU提出中斷請(qǐng)求。

響應(yīng)中斷：如果是個(gè)可屏蔽中斷，會(huì)檢查它的使能情況，決定是否響應(yīng)，如果是不可屏蔽中斷，就立即響應(yīng)。

CPU會(huì)完整地執(zhí)行當(dāng)前指令，為了記住當(dāng)前主程序的狀態(tài)，CPU必須做一些準(zhǔn)備工作，例如將寄存器的內(nèi)容存放到堆棧。

準(zhǔn)備工作做完之后，CPU就取回中斷向量，開始執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。

2.2 CPU中斷向量和優(yōu)先級(jí)

X2812支持32個(gè)CPU中斷，其中每一個(gè)中斷都是一個(gè)32位的中斷向量，即兩個(gè)16位的寄存器，里面存儲(chǔ)的是相應(yīng)中斷服務(wù)子程序的入口地址，這個(gè)入口地址是個(gè)22位的地址。

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2.3 CPU中斷的寄存器

CPU中斷里，INT1-INT14是14個(gè)通用中斷，DLOGINT數(shù)據(jù)標(biāo)志中斷和RTOSINT實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中斷是為仿真而設(shè)計(jì)的兩個(gè)中斷。這16個(gè)中斷都是可屏蔽中斷，通過CPU中斷使能寄存器IER就可以實(shí)現(xiàn)使能或者禁止中斷。

2.4 可屏蔽中斷的響應(yīng)過程

可屏蔽中斷的響應(yīng)過程如上圖所示。、

某個(gè)可屏蔽中斷提出請(qǐng)求時(shí)，將其在IFR中的對(duì)應(yīng)位置位;

CPU檢測(cè)到中斷標(biāo)志位被置位后，接著檢測(cè)該中斷是否被使能;

如果IER中對(duì)應(yīng)位被使能，CPU檢查全局中斷INTM是否被使能;

如果INTM被使能，CPU響應(yīng)中斷，暫停主程序并轉(zhuǎn)向執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。

2.5 X2812的PIE中斷

上圖是DSP的中斷源，CPU共有16根中斷線，包括2個(gè)不可屏蔽中斷RS和NMI，以及14各個(gè)可屏蔽中斷INT1-INT14。

3.1 PIE中斷概述

DSP內(nèi)部有很多可以產(chǎn)生中斷的外設(shè)，為了能夠及時(shí)地處理好各個(gè)外設(shè)的請(qǐng)求，專門增添了處理外設(shè)中斷的擴(kuò)展模塊，簡(jiǎn)稱外設(shè)中斷控制器PIE。

PIE一共可以支持96個(gè)不同的中斷，將這些中斷分成了12個(gè)組，每個(gè)組8個(gè)中斷，每個(gè)組都被反饋到CPU內(nèi)核的INT1-INT12這12條中斷線中的某一條線上。

在12條中斷線中，INT1的優(yōu)先級(jí)最高，INT12的優(yōu)先級(jí)最低，同一組內(nèi)，INTx.1的優(yōu)先級(jí)最高。

3.2 PIE中斷寄存器

3.3 PIE中斷向量表

PIE一共可支持96個(gè)中斷，每個(gè)中斷都有中斷服務(wù)子程序ISR，將這些子程序的地址存儲(chǔ)在一片連續(xù)的RAM空間內(nèi)，就是PIE中斷向量表，它由256x16的RAM空間組成。

在DSP中，中斷向量表可以映射到5個(gè)不同的存儲(chǔ)空間，主要由以下幾個(gè)信號(hào)來控制。

M1向量和M0向量?jī)H留給TI測(cè)試用，VMAP值上電后是默認(rèn)取1的，而初始化PIE時(shí)，會(huì)將ENPIE的值設(shè)為1，即F2812芯片正常情況下只使用PIE向量映射表。

4. X281x的三級(jí)中斷系統(tǒng)分析

X281x采用的是如上圖所示的三級(jí)中斷機(jī)制，分為外設(shè)級(jí)、PIE級(jí)、CPU級(jí)，對(duì)于某一個(gè)具體的外設(shè)中斷請(qǐng)求，只要有任一級(jí)不允許，CPU最終都不會(huì)響應(yīng)該外設(shè)級(jí)中斷。下面以CPU定時(shí)器0的周期中斷為例。

4.1 外設(shè)級(jí)

CPU定時(shí)器0的計(jì)數(shù)器寄存器TIMH：TIM計(jì)數(shù)到0時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)T0INT時(shí)間，即CPU定時(shí)器0的周期中斷;

若CPU定時(shí)器0的控制寄存器TIMER0TCR的第15位定時(shí)器中斷標(biāo)志TIF被置位為1，若第14位定時(shí)器中斷使能位TIE也是1，就會(huì)向PIE控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求;

4.2 PIE級(jí)

CPU定時(shí)器0的周期中斷T0INT對(duì)應(yīng)于PIEIFR1的第七位和PIEIER1的第七位;

由于PIE控制器是多路復(fù)用的，每一個(gè)組同一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)中斷被響應(yīng)，根據(jù)PIEACK各位的狀態(tài)決定誰被響應(yīng);

4.3 CPU級(jí)

CPU定時(shí)器0的周期中斷T0INT發(fā)送到CPU，IFR的第0位INT1標(biāo)志就會(huì)被置位，該狀態(tài)鎖存在IFR中;

檢查IER寄存器中相關(guān)位的使能情況和CPU寄存器和CPU寄存器ST1中全局中斷屏蔽位INTM的使能情況，如果都被置位，則響應(yīng)中斷;

CPU將相應(yīng)的IFR位進(jìn)行清除，EALLOW清除，INTM置位，即不響應(yīng)其他中斷，存儲(chǔ)返回地址并自動(dòng)保存相關(guān)信息，例如將正在處理的數(shù)據(jù)放入堆棧;

從PIE向量表中取出對(duì)應(yīng)的中斷向量ISR，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。