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標 題: 第三講 ecos中斷操作
發信站: 水木社區 (Mon Jun 25 23:30:25 2007), 站內
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* 第三講 ecos中斷操作 *
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2006/12/30 [email protected] www.armecos.com
ecos的中斷處理到底比我們自己寫的高明在哪裏呢？
如果我們自己寫中斷處理程序，那麼，針對lpc2210、s3c44b0x、2410、2440等具體硬
件，每一個片子都要重寫ISR。對於不同的體系結構(如ARM、MIPS、X86、POWERPC......)、
變種(同體繫結構不同型號)、硬件平臺(不同公司的開發板)，中斷機制不盡相同，程序員要
花費大量的時間糾纏於細微的差異，心情不會愉快，代碼複用性也不強。
ecos採用了一種通用的中斷處理機制，抽象出中斷最本質的特點，用硬件抽象層HAL來
抹平各種中斷硬件體系實現的細節，程序員只要針對ecos抽象出來的通用虛擬中斷系統編程
就可以了。
那麼ecos到底是如何“抽象”中斷的呢？暫且不表，先來說說中斷響應時間。
如果你寫過彙編中斷處理程序，或者用過ucos，那麼你對ISR的實現方式一定不會陌生
，先填好中斷向量表，再寫好ISR處理程序，一旦中斷就通過向量表找到ISR函數地址，跳到
那裏執行。
而ecos的虛擬中斷系統是ISR+DSR，當然Linux也是ISR+tasklet。很明顯，中斷分成了
兩個部分，一部分是中斷服務程序ISR，關中斷執行，儘可能短，很多內核函數用不了；另
一部分是延遲服務程序DSR，不關中斷，可以進行比較耗時的處理，比ISR能用更多的內核函
數。
爲什麼這樣做？有什麼好處呢？
我們知道，中斷是隨時都有可能異步發生的，中斷處理程序和被中斷程序的“併發”執
行，會引起重入、同步、臨界資源保護等諸多問題。中斷髮生時會保存現場，返回時恢復，
故不會對被中斷的無臨界資源的應用線程產生影響，但如果被中斷的線程正在執行內核調用
，則有可能破壞內核數據，因爲內核函數需要原子操作，不能被打斷。避免這一問題的方法
之一是在處於臨界區的內核函數中禁止中斷。例如ucos的內核函數就經常開關中斷。不過有
時這種原子操作的時間可能相當長，對於中斷響應時間這個指標有不良影響。改善性能的方
法就是不使用開關中斷的方法避免衝突，而是使用鎖、信號量等方式實現內核數據保護。這
樣就約定在ISR裏限制使用不安全的絕大部分內核API，內核API也不再頻繁開關中斷，代之
以鎖、信號量。當我們的ISR可以寫得很短，內核API又不會關中斷的情況下，中斷響應時間
就會變小，RTOS的實時性指標就會更好看。因此，採用ISR+DSR的ecos中斷響應比ucos快。
可能您現在還不太習慣這種把ISR分成兩半兒的寫法，沒關係，我們下面提供一個萬能中斷
處理模板，您只要套用就可以了。把精力集中在中斷事件處理上，再不用爲搭架子發愁。
想看中斷如何被抽象嗎？我們結合一個題目邊看邊講。
總的思路是：創建中斷句柄，掛接中斷，使能中斷，正常工作後一旦發生中斷，先調用
ISR，再調用DSR(可選)。其中涉及到中斷應答，中斷清除、外部中斷清除、中斷觸發方式配
置、中斷禁止/使能、中斷創建/刪除、中斷掛接/解掛等概念。
題目：用KEY1按鍵控制蜂鳴器鳴響。低電平有效，按下發聲，再按停止，再按又發聲，
周而復始。(別忘了先裝好跳線再實驗)
全部源碼如下所示。多任務編程第一講已經講過了，I/O寄存器讀寫在第二講也已經講
過了，現在來看看中斷編程。
我在創建taska線程時傳遞了一個參數CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT3，這是KEY1對應的外
部中斷號，沒什麼特別的目的，只是想用線程參數存放我的私有數據(priv_data)，總得找
個地兒放我自己的東西不是，得，就放這兒了。CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT3的意思是符合
CYG公司標準的數字---位於硬件抽象層---中斷用途---外部中斷3號。
線程taska中首先設置引腳，雖然ecos抽象了中斷，但中斷畢竟還是和硬件緊密相關，
有些芯片爲了引腳複用或低功耗等目的，多種功能對應在同一個引腳上/多個引腳對應在同
一個功能上，使用時必須根據需要選擇。例如：SMARTARM2200平臺的KEY1使用的是EINT3中
斷，該中斷由P0.9、P0.20、P0.30複用，要屏蔽P0.9(網卡8019中斷)和P0.30(ZLG7290中斷
)，以免衝突。感興趣的讀者可以試試允許P0.9和P0.30對應EINT3會發生什麼現象。(低電平
觸發時，中斷信號線相與；高電平觸發時，中斷信號線相或。)
設置BEEP控制引腳方向爲輸出，禁止剛一開始就BEEP鳴響，上電缺省輸出是低電平，導
致一開始就鳴叫，此處明確關掉聲音。
中斷觸發方式有4種：高電平、低電平、上升沿、下降沿。ecos使用
cyg_interrupt_configure函數設置中斷觸發方式。
cyg_interrupt_configure(中斷號，電平/邊沿選擇，上下/高低選擇)
其中：
電平/邊沿選擇：0---電平；1---邊沿
上下/高低選擇：0---低下；1---高上
此處設置爲(priv_data,0,0)，即低電平觸發方式。priv_data是線程參數傳遞過來的
EINT3中斷號。
用中斷觸發配置函數是不是比直接寫EMODE，EPOLAR寄存器要方便很多呢！
邊沿觸發的中斷不用清中斷源，但可能會丟中斷；電平觸發的中斷需要清除外部中斷源
，不會丟失中斷指示，而且可以共享同一根中斷線。
清除priv_data(即EINT3)中斷標誌，等效於1<<3。這句要放在
cyg_interrupt_configure後面，好象改EMODE和EPOLAR會影響EINT。最好在使用中斷前明確
清除以前的中斷指示，以免發生不能預料的隨機事件，這是好習慣。
ecos的虛擬中斷體系要求把需要的中斷處理函數掛接到對應的中斷號上，而不必關心具
體的硬件映射細節。中斷句柄可以創建多個，但只能掛接其中的一個。
cyg_interrupt_create(
中斷號,
中斷優先級,
傳遞的中斷參數,
ISR函數,
DSR函數,
被返回的中斷句柄,
存放與此中斷相關的內核數據的變量空間);
cyg_interrupt_attach(中斷句柄);
創建了中斷句柄並且掛接後，中斷服務程序就和中斷向量建立了聯繫，每當中斷後，先
執行向量服務程序VSR，再調用已註冊的中斷服務程序ISR，然後執行延遲服務程序DSR。至
此，中斷已經準備就緒。
剛掛接的中斷是被屏蔽的，要調用解除屏蔽函數，中斷才能正式開始工作。這麼做是爲
了在中斷註冊後，還能有一段時間繼續準備其他需要做的工作，而這些工作不希望被中斷幹
擾。如果都準備好了，就可以解除屏蔽，讓中斷正常工作。
cyg_interrupt_unmask(中斷號);//使能中斷
“while(1);”是爲了不退出taska線程，你可以試試去掉這一句會發生什麼現象。
ISR程序非常短小，也不調用絕大部分內核函數，不過中斷應答和返回值是必須的。
cyg_interrupt_acknowledge(中斷號);
中斷應答應該在ISR快結束時執行一次寫操作(寫入的值一般爲0)，以便更新優先級硬件
。如果不應答，硬件不能正常工作，而且一定要在ISR裏應答。
如果ISR返回CYG_ISR_HANDLED，則不再調用DSR，如果返回CYG_ISR_CALL_DSR，則還要
調用DSR。
此處屏蔽中斷的目的是避免重入，因爲我不希望中斷嵌套，那樣會搞亂數據。如果沒有
衝突的數據，允許嵌套，就可以不用此語句屏蔽中斷。注意不要在ISR裏用printf函數。
DSR裏執行了大部分的處理工作，可以使用更多的內核函數。這段程序的主要作用是取
反BEEP控制，讓蜂鳴器隨着KEY1按鍵中斷控制在響與不響之間切換。解除中斷屏蔽是對應
ISR裏的中斷屏蔽，此時中斷已經執行完畢，可以使能新的中斷。
需要注意的是：電平中斷的處理過程稍微煩瑣一些。先撤消外部中斷源指示(例如等待
KEY1按鍵擡起/讀空8019網卡輸出緩衝區)，然後撤消內部EINT中斷標誌位(對應位寫1就可以
清除)。如果不先撤消外部指示就清除內部標誌/不清除內部標誌，那麼會反覆不斷地陷入中
斷，直至出錯死機。感興趣的讀者可以試試註釋掉“
HAL_WRITE_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0));”
看看中斷能否退出，是否死機。去掉while中的KEY1按鍵擡起判斷，看看按下去時的現象有
何差別。
以上是面向ecos虛擬中斷體系編程的講解，可以看出，ecos的中斷更加抽象，再也不用
關心什麼VIC，一大堆中斷寄存器了，套用這個模板就可以了。
如果你想改成KEY1鍵高電平觸發，只要寫成“cyg_interrupt_configure(priv_data,0,
1);”即可。此時，一運行就鳴叫，按一下停止，再按一下又鳴叫......結果正確。DSR裏同
低電平觸發時一樣等待外部中斷源指示失效才退出，此時若信號保持爲高電平，中斷標誌會
一直置1。
如果想改成邊沿觸發，要將以下語句：
HAL_READ_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,flag);
while((flag&1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0)) != 0)
{
HAL_WRITE_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,
1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0));
HAL_READ_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,flag);
}
改爲一句：
HAL_WRITE_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0)
);
不用再判斷外部中斷源的情況，邊沿觸發不需要清除外部中斷源，因爲邊沿不會一直保
持。EINT寫“1”清除還是必須的，不然還會反覆陷入中斷。
寫成“cyg_interrupt_configure(priv_data,1,0);”就是下降沿觸發，按下KEY1鍵會
響，再按下停止......
寫成“cyg_interrupt_configure(priv_data,1,1);”就是上升沿觸發，按下後擡起
KEY1鍵，會響，再按下擡起停止......
套用這個摸板，寫基於中斷的8019網卡驅動程序十分方便，8019中斷也是用的EINT3，
高電平觸發，感興趣的讀者可以試試。(提示：改引腳分配PINSEL0和PINSEL1，ecos中有
dp83902a參考源碼)
很多人可能不用ARM或者ecos，那也沒有關係，這裏介紹的主要是編程思路和中斷本質
抽象，有了思路，細節的解決只是時間問題，您完全可以把這裏的中斷處理思路用在2410、
X86、MIPS......上。初學者如果一上來就接觸大量硬件細節，難免會暈掉，只見樹木不見
森林，ecos增值軟件包使你能集中精力掌握思路，花最少的時間，取得最大的效果。
以下是中斷程序源碼
#include <cyg/kernel/kapi.h>
#include <cyg/hal/hal_io.h>
#include <cyg/hal/plf_io.h>
#define STACK_SIZE 4096
#define BEEPCON 0x0000080
char stack[2][STACK_SIZE];
static cyg_thread thread_data[2];
static cyg_handle_t thread_handle[2];
// This ISR is called when the ethernet interrupt occurs
static cyg_uint32
yy_isr(cyg_vector_t vector, cyg_addrword_t data)
{
int priv_data = (int)data;
cyg_interrupt_mask(priv_data); //屏蔽中斷
cyg_interrupt_acknowledge(priv_data);//中斷應答，應該在ISR快結束時執行一次寫
操作(寫入的值一般爲0)，以便更新優先級硬件。
return (CYG_ISR_HANDLED|CYG_ISR_CALL_DSR); // Run the DSR如果ISR返回
CYG_ISR_HANDLED，則不再調用DSR，如果返回CYG_ISR_CALL_DSR，則還要調用DSR。
}
static void
yy_dsr(cyg_vector_t vector, cyg_ucount32 count, cyg_addrword_t data)
{
int priv_data = (int)data;
int i;
unsigned char flag;
HAL_READ_UINT32(LPC2XXX_GPIO_IO0SET,i);
if((i&BEEPCON) == 0 )
{
HAL_WRITE_UINT32(LPC2XXX_GPIO_IO0SET,BEEPCON);
}
else
{
HAL_WRITE_UINT32(LPC2XXX_GPIO_IO0CLR,BEEPCON);
}
HAL_READ_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,flag);
while((flag&1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0)) != 0)
{
HAL_WRITE_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,
1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0));
HAL_READ_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,flag);
}
cyg_interrupt_unmask(priv_data);//解除中斷屏蔽
}
void taska(cyg_addrword_t data)
{
int priv_data = (int) data;
cyg_handle_t handle;
cyg_interrupt intr;
printf("irq=%d/n",priv_data);
//引腳設置，KEY1接EINT3
HAL_WRITE_UINT32(LPC2XXX_PIN_SEL0,0x55500005);
HAL_WRITE_UINT32(LPC2XXX_PIN_SEL1,0x00000300);
//設置輸出到BEEP
HAL_WRITE_UINT32(LPC2XXX_GPIO_IO0DIR,BEEPCON);
//禁止剛一開始就BEEP，上電缺省輸出是低電平，導致一開始就鳴叫。
HAL_WRITE_UINT32(LPC2XXX_GPIO_IO0SET,BEEPCON);
//配置中斷觸發方式，低電平觸發
cyg_interrupt_configure(priv_data,0,0);
//清除priv_data(即EINT3)中斷標誌，等效於1<<3。這句要放在
cyg_interrupt_configure後面，好象改EMODE和EPOLAR會影響EINT。
HAL_WRITE_UINT8(LPC2XXX_SYSCON_EINT,1<<(priv_data-CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT0)
);
//創建句柄
cyg_interrupt_create(
priv_data,
0, // Priority - unused
(cyg_addrword_t)priv_data, // Data item passed to ISR & DSR
yy_isr, // ISR
yy_dsr, // DSR
&handle, // handle to intr obj
&intr ); // space for int obj
//將中斷掛接到中斷句柄上
cyg_interrupt_attach(handle);
//使能中斷
cyg_interrupt_unmask(priv_data);
printf("Starting.../n");
while(1);
}
void
test(cyg_addrword_t data)
{
printf("/n/n/n");
printf("/t *******************************/n");
printf("/t * Hello! The world. */n");
printf("/t *******************************/n/n/n");
cyg_thread_create(10, // Priority - just a number
taska, // entry
CYGNUM_HAL_INTERRUPT_EXT3, // entry parameter
"taska", // Name
&stack[1], // Stack
STACK_SIZE, // Size
&thread_handle[1], // Handle
&thread_data[1] // Thread data structure
);
cyg_thread_resume(thread_handle[1]); // Start it
}
void
cyg_start(void)
{
cyg_thread_create(10, // Priority - just a number
test, // entry
0, // entry parameter
"test", // Name
&stack[0], // Stack
STACK_SIZE, // Size
&thread_handle[0], // Handle
&thread_data[0] // Thread data structure
);
cyg_thread_resume(thread_handle[0]); // Start it
cyg_scheduler_start();
}
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