任何一個嵌入式系統級的設計都離不開中斷,對于擁有雙cotex-A9的Zynq來說也一樣。Zynq的中斷設計由ARM與GIC pl390中斷控制器組成,用于接收IOP(I/O peripherals)與PL的信號。如下圖所示,CPU中的中斷分為PPIs(private peripheral interrupts),SGIs(software generated interrupts)與SPIs(shared peripheral interrupts)其中,通過寫GIC(generic interrupt controller)的寄存器來產生SGIs。從Xilinx給出的ug585手冊中可以清晰的看出GIC與PPIs,SCIs,SPIs的關系。GIC可以管理從PS與PL部分產生的中斷,并且對其使能,優先級等作出設置,與普通ARM相同,所有的中斷都會賦予一個中斷ID,用作CPU的相應。
對于SPIs來說,其中斷源也可以從任意子系統PS中的IOP或者PL部分的信號產生。下圖為中斷控制器的框圖,更能夠體現出PPIs,SPIs,SGIs的關系,中斷響應后會從與之對應的CPU接口進行處理。
下面就分別來說說這三種中斷,對于SGIs來說,每一個CPU核可以通過SGIs來響應自己的,其他的或者兩個CPU核的中斷,通過寫ICDSGIR控制器來控制SGIs,ICDICFR0是控制SGIs優先級及觸發條件的寄存器,這是一個只讀寄存器,由此我們可以看出SGIs的觸發條件是上升沿,不可以進行更改。
對于PPIs來說,每一個CPU都連接到5個PPI,同樣的,ICDICFR1為PPIs的優先級及觸發條件控制寄存器,是只讀的,因而PPIs的觸發條件也不可更改。需要注意到的是,PL部分的快速響應中斷FIQ(fast interrupt)信號與普通中斷IRQ(interrupt)需要被送往中斷控制器中,所以即便ICDICFR1規定IRQ與FIQ的響應等級為low level,但是他們的在PS與PL接口的響應等級仍是high。
最后是SPIs,有多達60種中斷類型可以由任一CPU或者PL部分產生,為了響應這么多的中斷,我們必須對GIC進行編寫,但是Zynq啟動的過程中并沒有對GIC進行編寫,因此我們需要在SDK中對其進行編輯。同樣的,這些中斷的觸發條件也已經被規定了,不能夠進行更改。SPI的中斷太多了,不一一列舉,大家可以去ug585中查看這些中斷。但是讓筆者比較疑惑的是,既然中斷的觸發類型不能夠被更改,為什么SDK的庫中會有更改中斷觸發形式的函數呢。GIC是Zynq中斷的大腦,這些中斷遠不能達到GIC pl39所能控制的極限。
我們以一個簡單地中斷響應程序來作為例子,了解如何使用Zynq的中斷,同樣的使用XPS+SDK來進行設計。
首先我們使用BSB新建工程;
同樣的選擇ZC702,刪除所有的外設;
添加兩個個GPIO外設的IP核,一個外設作為LED顯示,另一個外設作為中端IO,這里記得在中端IO的設置中勾選interruput使能,不需要對GPIO做其他設置;
下一步要將GPIO外設加入中斷中,可以看到IRQ_F2P沒有任何連接;
我們將中斷IO加入IRQ,單擊L to H : no connection,添加中斷源;
XPS部分就設計完畢了,生成比特流之后導入SDK中,進行軟件設計。SDK為我們提供了使用中斷的庫文件 xscugic.h(system control unit generic interrupt controller),沒有查到scu的縮寫,姑且認為是系統控制單元的縮寫,比較好理解。
中斷設置很簡單,跟其他的單片機程序一樣,主要有以下幾部分
首先進行GPIO初始化,這個就不需要多說了。
其次進行中斷的設置,如中斷控制,全局中斷允許等等,主要用了以下函數
XScuGic_LookupConfig 中斷設置查找
XScuGic_CfgInitialize GIC初始化
XScuGic_SetPriorityTriggerType 設置中斷優先級及中斷觸發方式,筆者在這里
有些疑問,手冊上面說中斷觸發方式不可以更改這里為何有這個函數呢,還需要研究一下
XScuGic_Connect 設置中斷服務程序入口地址
XScuGic_Enable GIC允許
XGpio_InterruptGlobalEnable GPIO全局中斷允許
XGpio_InterruptEnable 相應GPIO中斷允許
Xil_ExceptionInit 異常處理函數
Xil_ExceptionRegisterHandler
Xil_ExceptionEnable
最后編寫中斷服務程序,在中斷服務程序中需要先禁止中斷使能,完成服務程序后再打開。
總結來看,由于SDK提供的庫文件使得Zynq中斷使用很方便簡單,并且中斷源很多,加上PS部分與PL部分的配合,使用非常靈活。
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