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嵌入式系统开发之中断控制解析
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2017-11-02
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中断是现代操作系统的一大特点，在嵌入式系统尤为明显，中断函数在驱动程序中的作用非常重要，相当于各种函数的调度中心。在我们的驱动程序中数据包被接收，数据包发送完毕，buffer分配完成以及其他异常情况都会触发中断而调用中断函数进行处理。其他情况触发中断比较容易理解，下面对buffer分配完成中断作一些说明。
现代网络芯片为增加数据吞吐量，在芯片内部都包含一定数量的buffer缓存发送和接收的数据包，在发送数据时网络芯片往往要先分配适当大小的buffer空间，以接收内核发送的数据，当芯片buffur满时，这些buffer分配命令（芯片的内部寄存器指令）就暂时不能执行，如果芯片缓存数据因为成功发送或者接收的数据成功传递给上层协议，释放buffer空间，这时buffer分配命令就可以继续执行，一旦执行成功就触发中断告知系统可以向芯片传送数据了。
这种机制在现代网络芯片中非常常见，这种机制的实现涉及驱动程序的发送、接收、中断控制等函数。在前面已经介绍过，中断程序是在网络设备初始化被登记的，被触发调用后主要完成三项工作，一是保存中断现场屏蔽网络芯片的其他中断；二是读取相关寄存器信息，根据寄存器状态判断中断原因并进行处理；三是恢复中断现场。在我们的DM9000_init（）函数中登记的中断控制程序为DM9000_interrupt（），下面结合代码片段简述功能实现。
static void DM9000_interrupt（int irq， void * dev_id， struct pt_regs * regs）
{
saved_bank = inw（ BANK_SELECT ）;
DM9000_SELECT_BANK（2）;
saved_pointer = inw（ PTR_REG ）;
mask = inb（ IM_REG ）;
outw（ 0， INT_REG ）;
保存中断现场，屏蔽网络芯片产生的所有中断，注意中断屏蔽采用的是硬件屏蔽方式，即靠芯片本身的寄存器来屏蔽中断，而不是靠内核函数disable_irq（）来屏蔽中断，这种方式执行效率要高一些。
do {
status = inb（ INT_REG ） & mask;
if （！status ）
break;
if （status & IM_RCV_INT） {
DM9000_rcv（dev）;
} else if （status & IM_TX_INT ） {
DM9000_tx（dev）
} else if （status & IM_TX_EMPTY_INT ） {
lp-》stats.collisions += card_stats & 0xF;
} else if （status & IM_ALLOC_INT ） {
DM9000_hardware_send_packet（ dev ）;
} else if （status & IM_RX_OVRN_INT ） {
lp-》stats.rx_errors++;
lp-》stats.rx_fifo_errors++;
} else if （status & IM_MDINT ） {
DM9000_phy_interrupt（dev）;
}
} while （ timeout -- ）;
这段代码是中断控制的关键，读取中断状态进行比较，针对6种中断原因进行了相关处理，这些处理或者调用相关函数完成，或者仅对priv结构中的struct enet_statistics操作，作相关数据统计。
DM9000_SELECT_BANK（ 2 ）;
outw（ mask 《《 8， INT_REG ）;
outb（ mask， IM_REG ）;
outw（ saved_pointer， PTR_REG ）;
DM9000_SELECT_BANK（ saved_bank ）;
这段代码恢复中断现场。
对于中断程序还有几点需要注意就是，DM9000采用的是硬屏蔽模式也就是通过对寄存器操作，实现中断屏蔽功能。中断状态寄存器和中断屏蔽寄存器共用一个地址，高位为屏蔽寄存器，低位为状态寄存器，状态寄存器只读，所以代码outw（0，INT_REG）进行的字操作（16位）实际是把屏蔽寄存器全部关闭，inb（INT_REG）进行的字节操作（8位）读入的是状态寄存器的内容。前面已述及S3C2440芯片没有端口地址空间，也不提供专门的out、in等端口操作指令。
基于此，驱动程序在头文件中不得不定义一系列宏来完成端口操作。这里使用的Outw和inb就是这样的宏，由于S3C2440芯片端口和内存具有统一的地址空间，所以这些宏进行的其实是地址间的赋值操作。
DM9000_rcv（dev）
DM9000_hardware_send_packet（ dev ）
DM9000_phy_interrupt（dev）
DM9000_tx（dev）
这四个函数分别对应相应的中断处理，第一个是收到数据包的处理函数和第二个是buffer分配成功的处理函数，这两个函数在后面的相关章节中还会详细介绍。第三个DM9000_phy_interrupt（dev）处理物理连接引起的中断，例如失去载波、连接中断等。第四个DM9000_tx（dev）发送完成中断的处理程序，这个函数本来最重要的功能是释放已发送数据包占用的buffer，但是由于我们使用了DM9000提供的自动释放功能，所以这个函数就只剩处理发送出现的异常情况（例如多次collision）等的功能了。限于篇幅，第三、第四个函数就不再详细介绍。此文章来源于《ARM嵌入式Linux系统开发技术详解》一书
现代网络芯片为增加数据吞吐量，在芯片内部都包含一定数量的buffer缓存发送和接收的数据包，在发送数据时网络芯片往往要先分配适当大小的buffer空间，以接收内核发送的数据，当芯片buffur满时，这些buffer分配命令（芯片的内部寄存器指令）就暂时不能执行，如果芯片缓存数据因为成功发送或者接收的数据成功传递给上层协议，释放buffer空间，这时buffer分配命令就可以继续执行，一旦执行成功就触发中断告知系统可以向芯片传送数据了。
这种机制在现代网络芯片中非常常见，这种机制的实现涉及驱动程序的发送、接收、中断控制等函数。在前面已经介绍过，中断程序是在网络设备初始化被登记的，被触发调用后主要完成三项工作，一是保存中断现场屏蔽网络芯片的其他中断；二是读取相关寄存器信息，根据寄存器状态判断中断原因并进行处理；三是恢复中断现场。在我们的DM9000_init（）函数中登记的中断控制程序为DM9000_interrupt（），下面结合代码片段简述功能实现。
static void DM9000_interrupt（int irq， void * dev_id， struct pt_regs * regs）
{
saved_bank = inw（ BANK_SELECT ）;
DM9000_SELECT_BANK（2）;
saved_pointer = inw（ PTR_REG ）;
mask = inb（ IM_REG ）;
outw（ 0， INT_REG ）;
保存中断现场，屏蔽网络芯片产生的所有中断，注意中断屏蔽采用的是硬件屏蔽方式，即靠芯片本身的寄存器来屏蔽中断，而不是靠内核函数disable_irq（）来屏蔽中断，这种方式执行效率要高一些。
do {
status = inb（ INT_REG ） & mask;
if （！status ）
break;
if （status & IM_RCV_INT） {
DM9000_rcv（dev）;
} else if （status & IM_TX_INT ） {
DM9000_tx（dev）
} else if （status & IM_TX_EMPTY_INT ） {
lp-》stats.collisions += card_stats & 0xF;
} else if （status & IM_ALLOC_INT ） {
DM9000_hardware_send_packet（ dev ）;
} else if （status & IM_RX_OVRN_INT ） {
lp-》stats.rx_errors++;
lp-》stats.rx_fifo_errors++;
} else if （status & IM_MDINT ） {
DM9000_phy_interrupt（dev）;
}
} while （ timeout -- ）;
这段代码是中断控制的关键，读取中断状态进行比较，针对6种中断原因进行了相关处理，这些处理或者调用相关函数完成，或者仅对priv结构中的struct enet_statistics操作，作相关数据统计。
DM9000_SELECT_BANK（ 2 ）;
outw（ mask 《《 8， INT_REG ）;
outb（ mask， IM_REG ）;
outw（ saved_pointer， PTR_REG ）;
DM9000_SELECT_BANK（ saved_bank ）;
这段代码恢复中断现场。
对于中断程序还有几点需要注意就是，DM9000采用的是硬屏蔽模式也就是通过对寄存器操作，实现中断屏蔽功能。中断状态寄存器和中断屏蔽寄存器共用一个地址，高位为屏蔽寄存器，低位为状态寄存器，状态寄存器只读，所以代码outw（0，INT_REG）进行的字操作（16位）实际是把屏蔽寄存器全部关闭，inb（INT_REG）进行的字节操作（8位）读入的是状态寄存器的内容。前面已述及S3C2440芯片没有端口地址空间，也不提供专门的out、in等端口操作指令。
基于此，驱动程序在头文件中不得不定义一系列宏来完成端口操作。这里使用的Outw和inb就是这样的宏，由于S3C2440芯片端口和内存具有统一的地址空间，所以这些宏进行的其实是地址间的赋值操作。
DM9000_rcv（dev）
DM9000_hardware_send_packet（ dev ）
DM9000_phy_interrupt（dev）
DM9000_tx（dev）
这四个函数分别对应相应的中断处理，第一个是收到数据包的处理函数和第二个是buffer分配成功的处理函数，这两个函数在后面的相关章节中还会详细介绍。第三个DM9000_phy_interrupt（dev）处理物理连接引起的中断，例如失去载波、连接中断等。第四个DM9000_tx（dev）发送完成中断的处理程序，这个函数本来最重要的功能是释放已发送数据包占用的buffer，但是由于我们使用了DM9000提供的自动释放功能，所以这个函数就只剩处理发送出现的异常情况（例如多次collision）等的功能了。限于篇幅，第三、第四个函数就不再详细介绍。此文章来源于《ARM嵌入式Linux系统开发技术详解》一书
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