CPU中斷相關知識科普

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
• 2.3 CPU中斷的寄存器
• 2.4 可屏蔽中斷的響應過程
• 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的三級中斷系統(tǒng)分析
• 4.1 外設級
• 4.2 PIE級
• 4.3 CPU級

1. 什么是中斷

中斷是硬件和軟件驅動事件，它使得CPU暫停當前的主程序，轉而去執(zhí)行一個中斷服務子程序。X281x的中斷系統(tǒng)從上至下分成了三級，即CPU級中斷、PIE級中斷、外設中斷。

2. CPU中斷

通常中斷申請信號是由外圍設備提出的，表示一個特殊的時間已經(jīng)發(fā)生，請求CPU暫停正在執(zhí)行的主程序，去處理相應的更為緊急的事件。

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)外設或者外設設備的中斷信號，表示某個事件已經(jīng)發(fā)生。

無論是軟件中斷還是硬件中斷，都可以歸結為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。

接受到中斷信號后，CPU會按照以下4個步驟來處理中斷：

接收中斷信號：外設或者其他方式向CPU提出中斷請求。

響應中斷：如果是個可屏蔽中斷，會檢查它的使能情況，決定是否響應，如果是不可屏蔽中斷，就立即響應。

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

準備工作做完之后，CPU就取回中斷向量，開始執(zhí)行中斷服務子程序。

2.2 CPU中斷向量和優(yōu)先級

X2812支持32個CPU中斷，其中每一個中斷都是一個32位的中斷向量，即兩個16位的寄存器，里面存儲的是相應中斷服務子程序的入口地址，這個入口地址是個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個通用中斷，DLOGINT數(shù)據(jù)標志中斷和RTOSINT實時操作系統(tǒng)中斷是為仿真而設計的兩個中斷。這16個中斷都是可屏蔽中斷，通過CPU中斷使能寄存器IER就可以實現(xiàn)使能或者禁止中斷。

2.4 可屏蔽中斷的響應過程

可屏蔽中斷的響應過程如上圖所示。、

某個可屏蔽中斷提出請求時，將其在IFR中的對應位置位;

CPU檢測到中斷標志位被置位后，接著檢測該中斷是否被使能;

如果IER中對應位被使能，CPU檢查全局中斷INTM是否被使能;

如果INTM被使能，CPU響應中斷，暫停主程序并轉向執(zhí)行相應的中斷服務子程序。

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個不可屏蔽中斷RS和NMI，以及14各個可屏蔽中斷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，為了能夠及時地處理好各個外設的請求，專門增添了處理外設中斷的擴展模塊，簡稱外設中斷控制器PIE。

PIE一共可以支持96個不同的中斷，將這些中斷分成了12個組，每個組8個中斷，每個組都被反饋到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)先級最高，INT12的優(yōu)先級最低，同一組內(nèi)，INTx.1的優(yōu)先級最高。

3.2 PIE中斷寄存器

3.3 PIE中斷向量表

PIE一共可支持96個中斷，每個中斷都有中斷服務子程序ISR，將這些子程序的地址存儲在一片連續(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個不同的存儲空間，主要由以下幾個信號來控制。

M1向量和M0向量僅留給TI測試用，VMAP值上電后是默認取1的，而初始化PIE時，會將ENPIE的值設為1，即F2812芯片正常情況下只使用PIE向量映射表。

4. X281x的三級中斷系統(tǒng)分析

X281x采用的是如上圖所示的三級中斷機制，分為外設級、PIE級、CPU級，對于某一個具體的外設中斷請求，只要有任一級不允許，CPU最終都不會響應該外設級中斷。下面以CPU定時器0的周期中斷為例。

4.1 外設級

CPU定時器0的計數(shù)器寄存器TIMH：TIM計數(shù)到0時，就產(chǎn)生了一個T0INT時間，即CPU定時器0的周期中斷;

若CPU定時器0的控制寄存器TIMER0TCR的第15位定時器中斷標志TIF被置位為1，若第14位定時器中斷使能位TIE也是1，就會向PIE控制器發(fā)出中斷請求;

4.2 PIE級

CPU定時器0的周期中斷T0INT對應于PIEIFR1的第七位和PIEIER1的第七位;

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

4.3 CPU級

CPU定時器0的周期中斷T0INT發(fā)送到CPU，IFR的第0位INT1標志就會被置位，該狀態(tài)鎖存在IFR中;

檢查IER寄存器中相關位的使能情況和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，則響應中斷;

CPU將相應的IFR位進行清除，EALLOW清除，INTM置位，即不響應其他中斷，存儲返回地址并自動保存相關信息，例如將正在處理的數(shù)據(jù)放入堆棧;

從PIE向量表中取出對應的中斷向量ISR，轉而去執(zhí)行中斷服務子程序。