第4章 向量中断控制器

1、3 Sept. 2008Confidential四、四、向量中断控制器向量中断控制器3 Sept. 2008Confidential目标目标: :通过本章的学习，学员应掌握如下知识通过本章的学习，学员应掌握如下知识 1) 1) 中断基本设置中断基本设置2) 2) 中断处理中断处理3 3）外部中断）外部中断时间：时间：3 学时学时教学方法：讲授教学方法：讲授PPT3 Sept. 2008Confidential4.1 4.1 中断基本设置中断基本设置概述 ARM7TDMI内核具有两个中断输入，分别为IRQ中断和FIQ中断。但是芯片内部有许多中断源，最多可以有32个中断输入请求。向量中断控制器的作

2、用就是允许哪些中断源可以产生中断、可以产生哪类中断、产生中断后执行哪段服务程序。ARM7TDMI-SARM7TDMI-SIRQIRQFIQFIQVICVIC中断请求输入中断请求输入0 0中断请求输入中断请求输入3131. . . . .3 Sept. 2008Confidential4.1.1 中断源列表模块模块可产生中断的标志可产生中断的标志VICVIC通道号通道号WDTWDT看门狗中断（看门狗中断（WDINTWDINT）0 0保留给软件中断保留给软件中断1 1ARMARM内核内核EmbeddedICEEmbeddedICE，DbgCommRxDbgCommRx2 2ARMARM内核内核Em

3、beddedICEEmbeddedICE，DbgCommTxDbgCommTx3 3定时器定时器0 0匹配匹配0 03 3（MR0,MR1,MR2,MR3MR0,MR1,MR2,MR3）捕获捕获0 03 3（CR0,CR1,CR2,CR3CR0,CR1,CR2,CR3）4 4定时器定时器1 1匹配匹配0 03 3（MR0,MR1,MR2,MR3MR0,MR1,MR2,MR3）捕获捕获0 03 3（CR0,CR1,CR2,CR3CR0,CR1,CR2,CR3）5 5UART0UART0RxRx线状态（线状态（RLSRLS），发送保持寄存器空（），发送保持寄存器空（THRETHRE）RxRx数据可

4、用（数据可用（RDARDA），字符超时指示（），字符超时指示（CTICTI）6 63 Sept. 2008Confidential模块模块可产生中断的标志可产生中断的标志VICVIC通道号通道号UART1UART1RxRx线状态（线状态（RLSRLS），发送保持寄存器空（），发送保持寄存器空（THRETHRE）RxRx数据可用（数据可用（RDARDA），字符超时指示（），字符超时指示（CTICTI）7 7PWM0PWM0匹配匹配0 06 6（MR0,MR1,MR2,MR3,MR4,MR5,MR6MR0,MR1,MR2,MR3,MR4,MR5,MR6）8 8I I2 2C CSI SI（状态改变

5、）（状态改变）9 9SPI0SPI0SPISPI中断标志（中断标志（SPIFSPIF），模式错误（），模式错误（MODFMODF）1010SPI1SPI1SPISPI中断标志（中断标志（SPIFSPIF），模式错误（），模式错误（MODFMODF）11 11PLLPLLPLLPLL锁定（锁定（PLOCKPLOCK）1212RTCRTC计数器增加（计数器增加（RTCCIFRTCCIF），报警（），报警（RTCALFRTCALF）13134.1.1 中断源列表（续）3 Sept. 2008Confidential模块模块可产生中断的标志可产生中断的标志VICVIC通道号通道号系统控制系统控制外部中

6、断外部中断0 0（EINT0EINT0）1414系统控制系统控制外部中断外部中断1 1（EINT1EINT1）1515系统控制系统控制外部中断外部中断2 2（EINT2EINT2）1616系统控制系统控制外部中断外部中断3 3（EINT3EINT3）1717A/DA/DA/DA/D转换器转换器1818保留保留保留保留191931314.1.1 中断源列表（续）3 Sept. 2008Confidential 芯片内部许多部件都可以作为中断源，但并不是每个中断源都需要在中断情况下进行操作，也可以通过其它方法来处理各种状态。 比如通过串口发送一段数据，可以选择在一批发送结束后产生中断，然后在中断服

7、务程序中发送下一批数据。也可以通过查询发送标志位来决定什么时候发送下一批数据。 允许中断源产生中断由寄存器VICIntEnable和VICIntEnClr控制，前者使能中断，后者禁止中断。4.1.2 允许中断源产生中断3 Sept. 2008Confidential中断使能清零寄存器中断使能清零寄存器(VICIntEnClr)(VICIntEnClr)：位位3131181817172 21 10 0功能功能保留保留A/DA/D转换器转换器外部中断外部中断3 3ARMARM内核内核WDTWDT与中断使能寄存器的功能相反，向某位写入与中断使能寄存器的功能相反，向某位写入1 1时，禁止对应的中断源产

8、时，禁止对应的中断源产生中断。生中断。中断使能寄存器中断使能寄存器(VICIntEnable)(VICIntEnable)：位位3131181817172 21 10 0功能功能保留保留A/DA/D转换器转换器外部中断外部中断3 3ARMARM内核内核WDTWDT寄存器中每一位控制着一个中断源，各中断源的位置与中断源列表所寄存器中每一位控制着一个中断源，各中断源的位置与中断源列表所示相同。向某位写入示相同。向某位写入1 1时，允许对应的中断源产生中断。时，允许对应的中断源产生中断。4.1.2 允许中断源产生中断（续）3 Sept. 2008Confidential ARM7TDMI内核具有FI

9、Q和IRQ两个中断输入，所有中断源产生的中断都可以选择产生其中一种中断。这通过中断选择寄存器完成。中断选择寄存器中断选择寄存器(VICIntSelect)(VICIntSelect)：位位3131181817172 21 10 0功能功能保留保留A/DA/D转换器转换器外部中断外部中断3 3ARMARM内核内核WDTWDT寄存器中每一位控制着一个中断源，各中断源的位置与中断源列表所寄存器中每一位控制着一个中断源，各中断源的位置与中断源列表所示相同。向某位写入示相同。向某位写入1 1时，对应中断源产生的中断为时，对应中断源产生的中断为FIQFIQ中断，否则为中断，否则为IRQIRQ中断。中断。4

10、.1.3 选择产生中断的类型3 Sept. 2008Confidential中断输入请求可以在中断输入请求可以在VICVIC中被设置为以下三类：中被设置为以下三类： FIQFIQ中断：具有最高优先级；中断：具有最高优先级； 向量向量IRQIRQ中断：具有中等优先级；中断：具有中等优先级； 非向量非向量IRQIRQ中断：具有最低优先级；中断：具有最低优先级；1919个个中断输入中断输入VICVIC将将3232个个中断输入中断输入进行分配进行分配1313个未使用个未使用FIQFIQ中断中断向量向量IRQIRQ中断中断非向量非向量IRQIRQ中断中断中断源中断源0 0中断源中断源1 1中断源中断源1

11、8184.1.4 中断类型3 Sept. 2008Confidential4.2 4.2 中断处理中断处理3 Sept. 2008Confidential VIC最多支持16个向量IRQ中断，这些中断被分为16个优先级，并且为每个优先级指定一个服务程序入口地址。在发生向量IRQ中断后，相应优先级的服务程序入口地址被装入向量地址寄存器VICVectAddr中，通过一条ARM指令即可跳转到相应的服务程序入口处，所以向量IRQ中断具有较快的中断响应。4.2.1向量IRQ中断3 Sept. 2008Confidential VICVectCntl015和VICVectAddr015两类寄存器与向量IR

12、Q中断设置有关，前者为中断源分配向量IRQ中断的优先级，后者为该中断优先级设置服务程序入口地址。寄存器名称最后的数字同时也代表该寄存器控制的向量IRQ中断的优先级，数值越小优先级越高。注意：如果将同一个中断源分配给多个使能的向量IRQ中断，那么该中断源发生中断时，会使用最高优先级（最低编号）的寄存器设置。4.2.2 向量IRQ中断相关寄存器3 Sept. 2008Confidential向量地址寄存器向量地址寄存器(VICVectAddr0(VICVectAddr015)15)：该寄存器中存放对应优先级向量该寄存器中存放对应优先级向量IRQIRQ中断服务程序的入口地址。中断服务程序的入口地址。

13、位位31:031:0功能功能中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址向量控制寄存器向量控制寄存器(VICVectCntl0(VICVectCntl015)15)：VICVectCntlx4:0VICVectCntlx4:0：分配给此优先级向量：分配给此优先级向量IRQIRQ中断的中断源序号；中断的中断源序号；VICVectCntlx5VICVectCntlx5：该位为：该位为1 1，使能当前优先级的向量，使能当前优先级的向量IRQIRQ中断。否则为禁止。中断。否则为禁止。位位7 76 65 54:04:0功能功能ENEN中断源序号中断源序号4.2.2 向量IRQ中断相关寄存器（续）3 Sept

14、. 2008Confidential 任何中断源都可以设置为非向量IRQ中断。它与向量IRQ中断的区别在于前者不能为每个非向量IRQ中断源设置服务程序地址，而是所有的非向量IRQ中断都共用一个相同的服务程序入口地址。 当有多个中断源被设置为非向量IRQ中断时，需要在用户程序中识别中断源，并分别作出处理。所以非向量IRQ中断响应延时相对较长。4.2.3 非向量IRQ中断3 Sept. 2008Confidential向量地址寄存器向量地址寄存器(VICDefVectAddr)(VICDefVectAddr)：VICDefVectAddrVICDefVectAddr寄存器存放非向量中断服务程序的入

15、口地址，当发生非寄存器存放非向量中断服务程序的入口地址，当发生非向量中断时该寄存器中保存的地址存入向量中断时该寄存器中保存的地址存入VICVectAddrVICVectAddr寄存器。寄存器。位位31:031:0功能功能中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址4.2.4 非向量IRQ中断相关寄存器3 Sept. 2008Confidential 在发生向量IRQ中断后，VIC能将对应中断的服务程序地址存入VICVectAddr寄存器中。如果为非向量中断，将把VICDefVectAddr寄存器的值存入该寄存器。在异常向量表的IRQ异常入口处放置一条指令，将VICVectAddr寄存器的内容装入程

16、序计数器（PC），就可以跳转到当前中断的服务函数。 这样的设计可以减小中断响应延时。向量地址寄存器向量地址寄存器(VICVectAddr)(VICVectAddr)：位位31:031:0功能功能中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址4.2.5 产生中断后的服务程序地址3 Sept. 2008Confidential 如果使用了多个非向量IRQ中断或多个FIQ中断，那么在发生中断后要在程序中查找中断源。通过IRQ状态寄存器和FIQ状态寄存器可以了解到这些中断源的中断请求状态。 任何在VIC中使能的中断都会把中断请求反映在“所有中断状态寄存器（VICRawIntr）”中。4.2.6 中断状态寄存

17、器3 Sept. 2008ConfidentialIRQIRQ状态寄存器状态寄存器(VICIRQStatus)(VICIRQStatus)：位位31:031:0功能功能当某位为当某位为1 1时表示对应位的中断源产生时表示对应位的中断源产生IRQIRQ中断请求。中断请求。所有中断状态寄存器所有中断状态寄存器(VICRawIntr)(VICRawIntr)：位位31:031:0功能功能当某位为当某位为1 1时表示对应位的中断源产生中断请求。时表示对应位的中断源产生中断请求。FIQFIQ状态寄存器状态寄存器(VICFIQStatus)(VICFIQStatus)：位位31:031:0功能功能当某位为

18、当某位为1 1时表示对应位的中断源产生时表示对应位的中断源产生FIQFIQ中断请求。中断请求。4.2.6 中断状态寄存器（续）3 Sept. 2008Confidential软件中断寄存器软件中断寄存器(VICSoftInt)(VICSoftInt)：位位31:031:0功能功能当某位为当某位为1 1时，将产生与该位相对应的中断请求。时，将产生与该位相对应的中断请求。软件中断清零寄存器软件中断清零寄存器(VICSoftIntClear)(VICSoftIntClear)：位位31:031:0功能功能当某位为当某位为1 1时，将清零时，将清零VICSoftIntVICSoftInt寄存器中对应位

19、寄存器中对应位 在一些特殊场合或者调试时，可能需要使用软件强制产生某个中断请求。4.2.7 软件中断寄存器3 Sept. 2008Confidential保护使能寄存器保护使能寄存器(VICProtection)(VICProtection)：位位31:131:10 0功能功能当该位为当该位为1 1时，只能在特权模式下访问时，只能在特权模式下访问VICVIC寄存器。寄存器。 在某些场合可能需要禁止在用户模式下访问VIC寄存器，以提高软件的安全等级。4.2.8 保护使能寄存器3 Sept. 2008Confidential4.2.9 IRQ中断的设计实例设置外部中断0产生向量IRQ中断后执行中断

20、服务程序“IRQ_Eint0( )”。.PINSEL1 = (PINSEL1&0 xFFFFFFFC)|0 x01; PINSEL1 = (PINSEL1&0 xFFFFFFFC)|0 x01; VICIntSelect = 0 x00000000; VICIntSelect = 0 x00000000; VICVectCntl0 = (0 x20 | 14); VICVectCntl0 = (0 x20 | 14); VICVectAddr0 = (int)IRQ_Eint0; VICVectAddr0 = (int)IRQ_Eint0; EXTINT = 0 x01; EX

21、TINT = 0 x01; VICIntEnable = (1 14); VICIntEnable = (1 14); .C C代码：代码：1. 1.设置引脚连接模块，将设置引脚连接模块，将P0.16P0.16设置为外部中断功能；设置为外部中断功能；步骤：步骤：2.2.设置所有中断为设置所有中断为IRQIRQ中断；中断；3.3.将外部中断将外部中断0 0（在中断源列表（在中断源列表中序号中序号1414）设置到优先级）设置到优先级0 0中，中，并使能并使能IRQIRQ中断；中断；4.4.将外部中断将外部中断0 0的中断服务程的中断服务程序写入对应优先级的地址寄存序写入对应优先级的地址寄存器中；器

22、中；5.5.清除外部中断清除外部中断0 0的标志后使的标志后使能外部中断能外部中断0 0；(1)(2)(3)(4)(5)(5)3 Sept. 2008Confidential0 x0000 00000 xFFFF FFFF用户程序中断服务程序异常向量表1.正在执行用户程序；2.外部中断0发生中断；3.VIC硬件将中断服务程序地址装入VICVectAddr寄存器；4.程序跳转至异常向量表中IRQ入口0 x0018处；5.执行指令跳转至VICVectAddr寄存器中的中断服务地址；6.中断服务程序执行完毕，返回被中断的用户程序继续执行被中断的代码。4.2.10 图示IRQ中断的发生过程IRQ_Ei

23、nt0?VICVectAddr0VICVectAddrIRQ_Eint0LDR PC, PC, #-0 xff03 Sept. 2008Confidential0 x0000 00000 x0000 00000 xFFFF FFFF0 xFFFF FFFF用户程序用户程序中断服务程序中断服务程序异常向量表异常向量表IRQ_Eint0?VICVectAddr0VICVectAddrIRQ_Eint0LDR PC, PC, #-0 xff0注意注意：任何任何IRQIRQ中断产生之后，微控制中断产生之后，微控制器跳转到地址器跳转到地址0 x180 x18执行代码，该执行代码，该地址处的指令为：地址处

24、的指令为： LDR PC, PC, #-0 xff0在执行该指令时，在执行该指令时，PCPC指向当前指指向当前指令后的第令后的第2 2条指令，即地址条指令，即地址0 x200 x20。该指令将内存地址：该指令将内存地址： 0 x20-0 xFF0 0 xFFFFF030处的内容存入处的内容存入PCPC，该地址正是，该地址正是 VICVectAddrVICVectAddr寄存器的地址。寄存器的地址。所以一条所以一条ARMARM指令即可实现程序指令即可实现程序向中断服务程序的跳转。向中断服务程序的跳转。4.2.10 图示IRQ中断的发生过程（续）3 Sept. 2008Confidential 如

25、果在片内RAM中调试程序，并使用了中断，那么必须将存储器映射控制设置为内部RAM模式； 将多个中断源设置为FIQ，将增加中断响应延时，所以建议FIQ中断只有一个中断源； ADS1.2规定在定义中断服务函数时必须加入关键字“_irq”，保证函数返回时会切换处理器模式； 在退出中断服务程序时要清零相应外设的中断标志，以及VICVectAddr寄存器，为响应下次中断作好准备。4.2.11 使用VIC的注意要点3 Sept. 2008Confidential4.2.12 VIC相关启动代码分析./* 初始化初始化VIC */VICIntEnClr = 0 xffffffff; VICVectAddr

26、= 0;VICIntSelect = 0;.在在LPC2100LPC2100、LPC2200LPC2200的启动代码的启动代码中包含有中包含有VICVIC初始化程序，默认是初始化程序，默认是禁止所有中断。禁止所有中断。TargetResetInitTargetResetInit函数：函数：InitStack . MSR CPSR_c,#0 xdf LDR SP,=StackUsr MOV PC,R0在在LPC2100LPC2100、 LPC2200LPC2200的启动代码的启动代码中默认是关闭中默认是关闭IRQIRQ和和FIQFIQ中断的。中断的。如果用户需要使用这两个中断，则如果用户需要使用

27、这两个中断，则要设置要设置CPSRCPSR寄存器的寄存器的I I位或位或F F位，这位，这需要在特权模式下处理。最简单的需要在特权模式下处理。最简单的方法是在启动代码中设置（修改方法是在启动代码中设置（修改0 xdf0 xdf值）。值）。处理器各模式堆栈设置：处理器各模式堆栈设置：3 Sept. 2008Confidential CODE32 AREA vectors,CODE,READONLY ENTRYReset LDR PC, ResetAddr LDR PC, UndefinedAddr . . . DCD 0 xb9205f80 LDR PC, PC, #-0 xff0 LDR PC

28、, FIQ_AddrResetAddr DCD ResetInitUndefinedAddr DCD Undefined. . .Nouse DCD 0IRQ_Addr DCD 0FIQ_Addr DCD FIQ_Handler异常向量表：异常向量表：一旦产生一旦产生IRQIRQ中断，微控制器切中断，微控制器切换到换到IRQIRQ模式，并跳转到向量表模式，并跳转到向量表0 x00180 x0018地址执行指令。地址执行指令。一旦产生一旦产生FIQFIQ中断，微控制器切中断，微控制器切换到换到FIQFIQ模式，并跳转到向量表模式，并跳转到向量表0 x001C0 x001C地址执行指令，然后跳转地

29、址执行指令，然后跳转到到FIQ_HandlerFIQ_Handler代码段。代码段。4.2.13 VIC相关启动代码分析（续）3 Sept. 2008Confidential 外部中断是通过引脚输入符合要求的信号而触发的中断。LPC2114/2124/2212/2214含有4个外部中断输入（作为可选引脚功能，通过PINSEL0/1寄存器设置相应管脚为外部中断功能）。外部中断输入可用于将处理器从掉电模式唤醒。外部中断4.3 4.3 外部中断外部中断3 Sept. 2008Confidential管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它部件PINSELxEXTPO

30、LAREXTMODEEXTINTEXTWAKE2.控制某几个引脚作为外部中断输入；管脚连接控制1.可作为外部中断输入的引脚；外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志3.控制触发外部中断的信号波形；4.控制外部中断产生后是否唤醒CPU；5.外部中断产生后设置的标志位；(2)(1)(3)(3)(4)(5)4.3.1 外部中断内部示意图3 Sept. 2008Confidential外部中断极性控制寄存器(EXTPOLAR)：位7 : 43210功能EXTPOLAR3EXTPOLAR2EXTPOLAR1EXTPOLAR0 该寄存器控制着外部中断输入信号的极性，其中低四位（EXTPOLAR

31、3:0）分别对应外部中断30。管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTEXTWAKE外部中断极性控制4.3.2 外部中断相关寄存器3 Sept. 2008Confidential外部中断3 外部中断2 外部中断1 外部中断0(EINT3) (EINT2) (EINT1) (EINT0)分别控制着外部中断极性控制寄存器(EXTPOLAR)：位7 : 43210功能EXTPOLAR3EXTPOLAR2EXTPOLAR1EXTPOLAR0管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU

32、其它部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTEXTWAKE外部中断相关寄存器4.3.2 外部中断相关寄存器（续）3 Sept. 2008Confidential当EXTPOLARx设置为1时EINTx引脚输入信号高电平或上升沿有效。当EXTPOLARx设置为0时EINTx引脚输入信号低电平或下降沿有效。外部中断极性控制寄存器(EXTPOLAR)：位7 : 43210功能EXTPOLAR3EXTPOLAR2EXTPOLAR1EXTPOLAR0管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTE

33、XTWAKE外部中断相关寄存器4.3.2 外部中断相关寄存器（续）3 Sept. 2008Confidential外部中断方式控制寄存器(EXTMODE)：位7 : 43210功能EXTMODE3EXTMODE2EXTMODE1EXTMODE0 该寄存器控制着外部中断输入信号的有效触发方式，其中低四位（EXTMODE 3:0）分别对应外部中断30。管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTEXTWAKE外部中断方式控制外部中断相关寄存器4.3.2 外部中断相关寄存器（续）3 Sept. 2008Conf

34、idential当EXTMODEx设置为0时输入信号为电平触发有效。当EXTMODEx设置为1时输入信号为边沿触发有效。外部中断方式控制寄存器(EXTMODE)：位7 : 43210功能EXTMODE3EXTMODE2EXTMODE1EXTMODE0管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTEXTWAKE外部中断相关寄存器4.3.2 外部中断相关寄存器（续）3 Sept. 2008Confidential极性与方式控制的组合关系：管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它

35、部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTEXTWAKE外部中断极性控制寄存器(EXTPOLAR)外部中断方式控制寄存器(EXTMODE)外部中断触发信号波形说明00低电平01下降沿10高电平11上升沿外部中断相关寄存器4.3.2 外部中断相关寄存器（续）3 Sept. 2008Confidential外部中断唤醒寄存器(EXTWAKE)：位7 : 43210功能EXTWAKE3EXTWAKE2EXTWAKE1EXTWAKE0 设置该寄存器允许相应的外部中断将处理器从掉电模式唤醒。实现掉电唤醒不需要在向量中断控制器（VIC）中使能相应的中断。该寄存器的低四位（EXTWAKE3:0）分别对应外部中断30。管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制掉电唤醒控制中断标志CPU其它部件PINSELxEXTPOLAREXTMODEEXTINTEXTWAKE掉电唤醒控制外部中断相关寄存器4.3.2 外部中断相关寄存器（续）3 Sept. 2008Confidential 当EXTWAKEx设置为1时对应的外部中断将处理器从掉电模式唤醒。外部中断唤醒寄存器(EXTWAKE)：位7 : 43210功能EXTWAKE3EXTWAKE2EXTWAKE1EXTWAKE0管脚连接控制外部中断极性控制外部中断方式控制