Interrupt中斷

概述：
1. Zynq的中斷類型有：
軟件中斷（Software Generated Interrupt, SGI，中斷號0-15）（16–26 reserved）
私有外設中斷（Private Peripheral Interrupt, PPI，中斷號27-31）,
共享外設中斷（Shared Peripheral Interrupt, SPI，中斷號32-95）.
2. 私有外設中斷（PPI）：每個CPU都有一組PPI，包括全局定時器、私有看門狗定時器、私有定時器和來自PL的FIQ/IRQ.
3. 軟件中斷（SGI）被路由到一個或者兩個CPU上，通過寫ICDSGIR寄存器產生SGI.
4. 共享外設中斷（SPI）由PS和PL上的各種I/O控制器和存儲器控制器產生，這些中斷信號被路由的CPU.
5. 通用中斷控制器（GIC）是核心資源，用于集中管理從PS和PL產生的中斷信號的資源集合?？刂破骺梢允鼓?、關使能、屏蔽中斷源和改變中斷源的優先級，并且會將中斷送到對應的CPU中，CPU通過私有總線訪問這些寄存器。
6. 中斷控制器（ICC，Interrupt Controller CPU）和中斷控制器分配器（ICD, Interrupt Controller Distributor）是GIC寄存器子集。
7. （外部）中斷請求（IRQ）、快速中斷請求（FIQ）

中斷原理

當異常中斷發生時，系統執行完當前指令后，將跳轉到相應的異常中斷處理處執行。當異常中斷處理程序執行完成后，程序返回到發生中斷指令的下一條指令處繼續執行。在進入異常中斷處理程序時，要保存被中斷程序的執行線程。從中斷處理程序退出時要恢復被中斷程序的執行現場。

中斷寄存器概述

1. 中斷分配器(ICD寄存器)：
1) ICDDCR: (0xF8F01000) ICD分配控制寄存器，控制開啟或者關閉中斷配置。
2) ICDICFR: ICD配置寄存器。配置中斷觸發模式（高低電平），共6個寄存器，分別是ICDICFR 0-ICDICFR5（0xF8F01C00-0xF8F01C14），每個寄存器32位，占4個字節，每個寄存器的位意義不一樣，每2位代表一個中斷，32位x6/2=96，正好包括所有中斷，
3) ICDIPR:（0xF8F01400-0xF8F0145C）ICD中斷優先級寄存器，共24個寄存器，ICDIPR 0- ICDIPR 23，每個寄存器32位，占4個字節，每8位代表一個中斷，32位x24/8=96，正好包括所有中斷。
4) ICDIPTR: （0xF8F01800-0xF8F0185C）ICD CPU接口選擇寄存器，配置CPU接口選擇（cpu0/cpu1），包括24個寄存器，ICDIPTR 0- ICDIPTR 23，每個寄存器32位，占4個字節，每8位代表一個中斷，32位x24/8=96，正好包括所有中斷。
**5) ICDICER: 中斷不使能寄存器，**3個寄存器，ICDICER 0- ICDICER 2（0xF8F01180-0xF8F01888），每個寄存器32位，占4個字節，每位代表一個中斷，32位x3=96，正好包括所有中斷。寫1表示不使能(屏蔽)。
**6) ICDISER: 中斷使能寄存器，**3個寄存器，ICDISER 0- ICDISER 2（0xF8F01100-0xF8F01108），每個寄存器32位，占4個字節，每位代表一個中斷，32位x3=96，正好包括所有中斷。寫1表示使能。
7) ICDICPR: 清除中斷等待寄存器。3個寄存器，ICDICPR 0- ICDICPR 2（0xF8F01280-0xF8F01288），每個寄存器32位，占4個字節，每位代表一個中斷，32位x3=96，正好包括所有中斷。寫1表示清除中斷等待狀態。

寄存器 地址 中斷號
ICDICFR0 0xF8F01C00 #0-#15
ICDICFR1 0xF8F01C04 #27-#31（16-26保留）
ICDICFR2 0xF8F01C08 #32-#47（36保留）
ICDICFR3 0xF8F01C0C #48-#63
ICDICFR4 0xF8F01C10 #64-#79
ICDICFR5 0xF8F01C14 #80-#95（93/94/95保留）

2. 中斷控制器(ICC寄存器)：

1) ICCPMR: （0xF8F00104）中斷優先級屏蔽寄存器，設置CPU的中斷優先級。（與ICD的中斷優先級比較。比寫到這個寄存器的優先級值大的，cpu可以處理） Xil_Out32(0xF8F00104,0xF0);設置cpu的中斷優先級為F0。

2) ICCICR：（0xF8F00100）ICC CPU接口配置寄存器，配置CPU接口。使能某個中斷，比如IRQ：Write_Reg(0xF8F00100,0x07)即使處理器能接收IRQ，使能中斷信號連接到處理器。

GPIO中斷源配置

所有GPIO共享一個中斷(#52,bank1)，必須在軟件上檢查INT_MASK和INT_STAT的值判斷是哪個GPIO引發了中斷。
1. INT_MASK（0xE000A20C）:中斷屏蔽寄存器，只讀，讀取該寄存器的值可以顯示哪些位被屏蔽和沒有屏蔽（即使能）。
2. INT_ENT（0xE000A210–）: 中斷使能寄存器（4個bank，4個寄存器）。寫1，對應的引腳中斷功能開啟，即使能。
3. INT_DIS（0xE000A214—）:屏蔽寄存器（4個bank，4個寄存器）。寫1，對應的引腳中斷屏蔽。
4. INT_STAT（0xE000A18–）：中斷狀態寄存器（4個bank，4個寄存器）。每一位代表對應的引腳上是否發生中斷事件，中斷發生時，該引腳的中斷標志位為1。如果對該位寫1，清除該引腳的中斷標志，寫0無操作。
5. INT_TYPE（0xE000A21C–）:中斷類型寄存器（4個bank，4個寄存器）。寫1代表邊沿觸發中斷，寫0代表電平觸發中斷。
6. INT_POLARITY（0xE000A220–）: 中斷極性寄存器，控制中斷的觸發條件（4個bank，4個寄存器）。寫1代表高電平或者上升沿觸發，寫0代表低電平或者下降沿觸發。
7. INT_ANY（0xE000A224–）: 中斷邊沿觸發類型設置寄存器（4個bank，4個寄存器）。寫1代表上升沿和下降沿同時觸發，寫0代表單邊沿觸發中斷，只在INT_TYPE設置為邊沿觸發中斷（寫1）時有效。

中斷處理過程

為了使得上層應用程序與硬件中斷跳轉聯系起來，需要編寫一段中間的服務程序來進行連接，這樣的服務程序被稱為中斷解析程序。

? 中斷的流程（不包括寄存器的初始化和設置）
1. 定義中斷向量表
//定義中斷向量表結構體,Handler為函數，Data為函數Handler的參數
typedef struct {
Xil_ExceptionHandler Handler;
void *Data;
} XExc_VectorTableEntry;
2. //聲明中斷向量表
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[];
3. //安裝中斷處理函數 （中斷解析程序）
XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ;
XExc_VectorTable[5].Data = NULL;
4. //IRQ中斷處理函數
void InterruptHandler_IRQ(void);

? 中斷初始化及配置
1. ICD寄存器組（中斷分配器）的初始化，共計7個。void Int_Init(void);
2. ICC寄存器組（中斷控制器）的初始化并設置，共計2個，void CPU_Init(void);
3. 中斷號（比如UART1 82號,GPIO#52）各個寄存器的初始化.
4. 打開IRQ總異常。Xil_ExceptionEnable();

? 中斷初始化及配置注意事項：
1. 初始化順序，包括屏蔽、使能、清中斷標志位等，尤其屏蔽和使能保持一致。
2. 電平觸發、邊沿觸發要配置一致
3. 中斷處理函數中，可以加個延時，防止電平和邊沿的抖動，多次觸發。
4. 中斷處理函數中，注意清除相應中斷的標志位，為下次中斷做準備。
5. 打開IRQ中斷的位置，最好在所有中斷初始化完成后，防止開機中斷。

例程：
//*******************BTN8按鍵產生中斷打印*******************//
#include
#include
#include "vectors.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xil_io.h"

//MIO Register
#define DIRM_1 0xE000A244
#define INT_EN_1 0xE000A250
#define INT_DIS_1 0xE000A254
#define INT_STAT_1 0xE000A258//READ:1-int has occurred WRITE:1-clear int status bit
#define INT_TYPE_1 0xE000A25C
#define INT_POLARITY_1 0xE000A260
#define INT_ANY_1 0xE000A264
//ICC
#define ICCICR 0xF8F00100//CPU Interface Control Register 配置CPU接口
#define ICCPMR 0xF8F00104//Interrupt priority mask Register 配置CPU中斷優先級
//ICD
#define ICDDCR 0xF8F01000//Distributor Control Register 控制開啟或關閉中斷配置
#define ICDISER1 0xF8F01104//Interrupt Set-enable Register 使能ICD中斷寄存器
#define ICDICER1 0xF8F01184//Interrupt clear-enable Register 不使能ICD中斷寄存器
#define ICDIPR13 0xf8f01434//Interrupt priority Register ICD中斷優先級
#define ICDIPTR13 0xF8F01834//Interrupt Processor Targets Register 配置CPU接口選擇
#define ICDICFR3 0xF8F01C0C//Interrupt Configuration Register 配置ICD中斷觸發模式
#define ICDICPR1 0xf8f01284//Interrupt clear-pending Register 清除中斷寄存器

#define SPI_STATUS_0 0xF8F01D04//SPI Status Register 0
#define ICCIAR 0xF8F0010C//Interrupt Acknowledge Register
#define ICCEOIR 0xF8F00110//End Of Interrupt Register cpu結束響應，中斷狀態由active->inactive

//定義中斷向量表結構體,Handler為函數，Data為函數Handler的參數
typedef struct {
Xil_ExceptionHandler Handler;
void *Data;
} XExc_VectorTableEntry;
//申明中斷向量表
extern XExc_VectorTableEntry XExc_VectorTable[];
void InterruptHandler_IRQ(void); //IRQ中斷處理函數
void Int_Init(void); //GIC中斷初始化， ICD寄存器組
void Gpio_Init(void);
void CPU_Init(void);
int main(void)
{

XExc_VectorTable[5].Handler =(Xil_ExceptionHandler)InterruptHandler_IRQ;
XExc_VectorTable[5].Data = NULL;

//initialize
Int_Init();
CPU_Init();
Gpio_Init();
xil_printf("begin\r\n");
Xil_ExceptionEnable();//這句放在這里,避免開機中斷
while(1);
return 0;
}
void InterruptHandler_IRQ(void)
{
u32 i;
u32 IntID;
u32 IntIDFull;
xil_printf("come in 1\r\n");
for (i = 0; i < 50000000; ++i) {}//延時防抖動
//獲取目前發生的中斷號(#52)
IntIDFull = Xil_In32(ICCIAR);
IntID = IntIDFull & 0x3FF;
Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 中斷清標志位
if(52 == IntID)
{
Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//GPIO中斷屏蔽
Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除標志位

xil_printf("come in 2\r\n");

Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//GPIO中斷使能
}
Xil_Out32(ICCEOIR, IntIDFull);//cpu結束響應，中斷 狀態由active->inactive
}
//對#52號中斷
void Int_Init(void)
{
Xil_Out32(ICDDCR, 0UL);//關閉中斷配置
Xil_Out32(ICDICER1, 0x100000);//不使能 #52
// Xil_Out32(ICDICFR3, 0x100);//電平觸發
Xil_Out32(ICDICFR3, 0x300);//邊沿觸發
Xil_Out32(ICDIPR13, 0xA0);//優先級A0
Xil_Out32(ICDIPTR13, 0x01);//處理器為CPU0
Xil_Out32(ICDICPR1, 0xFFFFFFFF);//ICD 所有中斷清標志位
Xil_Out32(ICDISER1, 0x100000);//使能 #52
Xil_Out32(ICDDCR, 0x01);//中斷分配器更新狀態
}

//GPIO MIO_50 MIO50(0x40000) 中斷#52(0x100000)
void Gpio_Init(void)
{
// Xil_Out32(DIRM_1, 0x40000);//output modem 沒影響
Xil_Out32(INT_DIS_1, 0x3FFFFF);//中斷屏蔽 [21:0]

// Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x000000);//電平觸發
// Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//高電平

Xil_Out32(INT_TYPE_1, 0x3FFFFF);//邊沿觸發
Xil_Out32(INT_POLARITY_1, 0x3FFFFF);//上升沿
Xil_Out32(INT_ANY_1, 0x0);//單邊沿

Xil_Out32(INT_STAT_1, 0x3FFFFF);//GPIO清除標志位
Xil_Out32(INT_EN_1, 0x40000);//中斷使能
}
void CPU_Init(void)
{
//中斷優先級都是A0,優先級高于F0，CPU可接受這些中斷
Xil_Out32(ICCPMR,0xF0);
//處理器能接收IRQ，使能中斷信號連接到處理器
Xil_Out32(ICCICR,0x07);
}