三、中断分类

1． 中断源硬件中断（Hardware Interrupt）可屏蔽中断（maskable interrupt）。硬件中断的一类，可通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。非可屏蔽中断（non－maskable interrupt，NMI）。硬件中断的一类，无法通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。典型例子是时钟中断（一个硬件时钟以恒定频率—如50Hz—发出的中断）。处理器间中断（interprocessor interrupt）。一种特殊的硬件中断。由处理器发出，被其它处理器接收。仅见于多处理器系统，以便于处理器间通信或同步。伪中断（spurious interrupt）。一类不希望被产生的硬件中断。发生的原因有很多种，如中断线路上电气信号异常，或是中断请求设备本身有问题。软件中断（Software Interrupt）

软件中断SWI，是一条CPU指令，用以自陷一个中断。由于软中断指令通常要运行一个切换CPU至内核态的子例程，它常被用作实现系统调用（System call）。

外部中断I／O设备：如显示器、键盘、打印机、A ／ D转换器等。数据通道：软盘、硬盘、光盘等。数据通道中断也称直接存储器存取（DMA）操作中断，如磁盘、磁带机或CRT等直接与存储器交换数据所要求的中断。实时时钟：如外部的定时电路等。在控制中遇到定时检测和控制，为此常采用一个外部时钟电路（可编程）控制其时间间隔。需要定时时，CPU发出命令使时钟电路开始工作，一旦到达规定时间，时钟电路发出中断请求，由CPU转去完成检测和控制工作。用户故障源：如掉电、奇偶校验错误、外部设备故障等。产生于CPU内部的中断源由CPU得运行结果产生：如除数为0、结果溢出、断点中断、单步中断、存储器读出出错等。执行中断指令swi非法操作或指令引起异常处理。2． 中断类型

GIC 中断类型有3种：SGI（Software－generated interrupt）、PPI（Private peripheral interrupt ）、SPI（Shared peripheral interrupt）。

SGI： SGI为软件可以触发的中断，统一编号为0～15（ID0－ID7是不安全中断，ID8－ID15是安全中断），用于各个core之间的通信。该类中断通过相关联的中断号和产生该中断的处理器的CPUID来标识。通常为边沿触发。

PPI： PPI为每个 core 的私有外设中断，统一编号为 16－31 。例如每个 CPU 的 local timer 即 Arch Timer 产生的中断就是通过 PPI 发送给 CPU 的（安全为29，非安全为30）。

通常为边沿触发和电平触发。

SPI： SPI 是系统的外设产生的中断，为各个 core 公用的中断，统一编号为 32～1019 ，如 global timer 、uart 、gpio 产生的中断。通常为边沿触发和电平触发。

Note：电平触发是在高或低电平保持的时间内触发， 而边沿触发是由高到低或由低到高这一瞬间触发；在GIC中PPI和SGI类型的中断可以有相同的中断ID。

3． 中断分派模式

1－N mode （SPIs using the GIC 1－N model）表示中断可以发给所有的CPU，但只能由一个CPU来处理中断；换句话说，这种类型的中断有N个目标CPU，但只能由其中一个来处理；当某一个处理器应答了该中断，便会清除在所有目标处理器上该中断的挂起状态。

N－N mode （PPIs and SGIs using the GIC N－N model）表示中断可以发给所有CPU，每个CPU可以同时处理该中断。当该中断被某一个处理器应答了，这不会影响该中断在其他CPU接口上的状态。

举两个例子说明：

1）UART 接收到一包数据，产生了一个中断给GIC，GIC可以将该中断分配给CPU0－7中任何一个处理；假设该中断分配给CPU0处理了，那么在中断处理函数里面会把接收到的数据从UART FIFO读出。可以想象一下，如果CPU0在读数据时，另外一个CPU也在处理该中断，恰巧也在读数据，那么CPU0读到的数据是不全的。这就是1－N model中断，或者说SPI中断。

2）比如CPU0给CPU1－7发送中断，想告知对方自己正在处理某个进程A。这种场景下，CPU1－7都接收到中断，都进入中断处理函数，CPU1－7获取到CPU0的信息后，在进程调度时，就可以绕开进程A，而自己调度其他进程。

注：这个例子只是说明N－N model，实际上进程调度不都全是这样的。

4．  通用中断处理

当GIC接收到一个中断请求，将其状态设置为Pending。重新产生一个挂起状态的中断不影响该中断状态。

中断处理顺序：

① GIC决定该中断是否使能，若没有被使能对GIC没有影响；

② 对于每个Pending中断，GIC决定目标处理器；

③ 对于每个处理器 ，Distributor根据它拥有的每个中断优先级信息决定最高优先级的挂起中断，将该中断传递给目标CPU Interface；

④ GIC Distributor将一个中断传递给CPU Interface后，该CPU Interface决定该中断是否有足够的优先级将中断请求发给CPU；

⑤ 当CPU开始处理该异常中断，它读取GICC＿IAR应答中断。读取的GICC＿IAR获取到中断ID，对于SGI，还有源处理器ID。中断ID被用来查找正确的中断处理程序。

GIC识别读过程后，将改变该中断的状态：

a） 当中断状态变为active时，如果该中断挂起状态持续存在或者中断再次产生，中断状态将从Pending转化为pending ＆ active

b） 否则，中断状态将从pending状态变为active

⑥ 当中断完成中断处理后，它需要通知GIC处理已经完成。这个过程称为 priority drop and interrupt deactivation：

a） 总是需要向EOIR寄存器写入一个有效的值（end of interrupt register）b） 也需要接着向GICC＿DIR写入值（deactivate interrupt register）

5．  中断优先级

软件可以通过给每一个中断源分配优先级值来配置中断优先级。优先级的值是个8位的无符号二进制数，GIC支持最小16和最大256的优先级级别。

如果GIC实现的优先级少于256，那么优先级字段的低阶位为RAZ／WI。这就意味着实现的优先级字段个数范围是4～8，如下图所示：

Effect of not implementing some priority field bits

Note：

1）、如何确定优先级字段所支持的优先级位？通过软件往可写GICD＿IPRIORITYn优先级字段写入0XFF，然后回读出该字段的值便可以确定优先级字段所支持的优先级位（因为有些位没实现是RAZ／WI）

2）、ARM 推荐在检查中断优先级范围之前先：? 对于外设中断，软件先禁用该中断? 对于SGI，软件先检查该中断确定为inactive

6． 中断抢占

在一个active中断处理完之前，CPU interface支持发送更高优先级的挂起中断到目标处理器。这种情况必要条件如下：

该中断的优先级高于当前CPU interface 被屏蔽的优先级该中断的组优先级高于正在当前CPU interface处理的中断优先级7． 中断屏蔽

CPU interface的GICC＿PMR寄存器定义了目标处理器的优先级阀值，GIC仅上报优先级高于阀值的pending中断给目标处理器。寄存器初始值为0，屏蔽所有的中断。

四、FS4412中断外设－key

下面我们来分析FS4412开发板的第一个中断设备按键。

1． 电路图

key

由该电路图可得：

按键k2 连接在GPX1＿1引脚

控制逻辑k2 按下  －－－－ K2闭合 －－－－ GPX1＿1 低电压k2 常态  －－－－ K2打开 －－－－ GPX1＿1 高电压

以下是key2与soc的连接，

key与soc的连接

可以看到key2复用了GPIX1＿1这个引脚，同时该引脚还可以作为中断【XEINT9】使用。

顺便看下GPXCON寄存器的配置

GPX1CON

由上图所示，

GPX1CON地址为0x1100C20；key2如果要做为输入设备，只需要将GPX1CON［7：4］设置为0x0；key2如果要做为中断信号，只需要将GPX1CON［7：4］设置为0xf。2． key中断处理中断配置

key与soc的关系图如下图所示：

按键中断寄存器配置流程

由上图所示：

按键是直接连到GPIO控制器的EXT＿INT＿CON用来设置按键中断的触发方式，下降沿触发GPX1CON寄存器用于设置该GPIO位中断信号输入EXT＿INT＿MASK用于使能该中断ICDISER用于使能相应中断到分配器ICDDCR分配器开关ICDIPTR选择CPU接口ICCPMR设置中断屏蔽优先级ICCICR打开CPU开关，把CPU接口内的中断能够送到相应的CPU清中断

CPU处理完中断，需要清除中断，对于按键来说，有3个寄存器需要操作：

清中断