MAX3420E与SPI主控制器构成USB外设器件的中断系统分析

MAX3420E可与任何SPI主控制器相连，以构成全速USB外设器件。尽管一般都由MAX3420来管理底层USB信令，但是需要处理USB事件时，SPI主控制器必须参与处理，当MAX3420的INT引脚指示有中断发生时，SPI主控制器将读取14个中断请求位，以确定需要服务的中断，一般情况下，主要由这些中断请求（IRQ）位确定MAX3420E的工作过程，在选择器件时，SPI主控制器可以是微控制器、DSP、ASIC或具备SPI端口的其他器件，并应能提供SCLK信号。

MAX3420E的中断逻辑

◇ IRQ位

图1所示为MAX3420E中断逻辑。阴影部分是可通过SPI访问的寄存器位，图中有一个IRQ位，实际上，每一个中断都有一个用于锁存服务请求的触发器。触发器的输出即为IRQ，它出现在MAX3420E寄存器中，IRQ位提供两种功能：一是读取一个IRQ位，然后返回IRQ触发器的状态；二是写入一个“1”至IRQ位，以清除IRQ触发器，而写入“0”至IRQ位，则不改变触发器状态。

事实上，可以在任意时刻读取IRQ位，它反映了IRQ触发器的状态，当按照写入1而不是0来清除所选的IRQ位时，这一过程不需要读-修改-写周期，假设MAX3420E的IRQ位与普通的寄存器位一样，即写1置位，写0清除，那么，清除USBIRQ寄存器的USESIRQ位的操作代码如下：

#define rUSBIRQ 13 //register 13

#define bmURESIRQ 0x08 //URESIRQ is bit4，bm means“bit mask”

unsigned char dum；

dum=rreg（rUSBIRQ）； //read the register

dum=dum&—bmURESIRQ； //chear one bit

wreg（Rusbirq，dum）； //write it back

由于SPI主控制器可通过写1来清除一个MAX3420E IRQ位，而写0则不改变其他寄存器位，因此，SPI主控制器可直接写入位屏蔽值以清除URESIRQ位。这样，上述代码中的最后三条语句便可由下面的单条语句所替代：

wreg（rUSBIRQ，bmURESIRQ）；//1 cheras an IRQ bit，0 leaves it alone

◇ IEN位

14个MAX3420E中断的每一个都有相应的中断使能（IEN）位，IEN位和IRQ触发器输出进行“与”操作，可决定是否向INT引脚传送中断请求。14个IRQ触发器通过门控电路后再进行“或”操作，也会形成一个内部中断请求信号，并传送至中断引脚逻辑模块。

实际上，无论IEN位的状态如何，IRQ位都指示中断悬挂状态，这样，即使中断不触发INT引脚，固件仍可以检查该悬挂中断，如果您的程序需要检查一个IRQ寄存器“是否悬挂中断”，比较简单的方法是读取IRQ和IEN寄存器，并对它们进行“与”操作，然后检查“等待和被使能的IRQ”位，零值表示没有使能的中断，系统处于悬挂状态。

◇ IE位

SIP主控制器通过IE位来使能或者禁止INT引脚，由于该位影响到所有的中断，因此通常称之为全局中断使能，不论IRQ或者IEN位的状态如何，当IE为0时，INT引脚均无效。

可用两个寄存器位INTLEVEL（参考下面的讨论）和POSINT来控制INT引脚的工作方式，在设置IE为1之间，应先设置这两个配置位。其操作如下：

（1）电平模式

某些微控制器系统使用低电平有效中断。当采用这种配置时，MAX3420E采用一个开漏极晶体管驱动INT引脚至地，由于引脚只能驱动低电平，因此，需要在INT引脚和逻辑电源之间接一个上拉电阻，该模块支持多个芯片的INT引脚输出（每个均为开漏输出）连接在一起，并使用单个上拉电阻。由于任何一个芯片输出都可将引脚拉低，因此这种逻辑有时也称为“线或”。对于这种类型的系统，可设置INTLEVEL为1。

（2）边沿模式

MAX3420E的INT引脚可以驱动边沿有效的中断系统，此时，微控制器在其中中断输入脚上将检查0到1或者1到0跳变，INTLEVEL为0是MAX3420E的缺省模式。SPI主控制器通过第二个POSINT位设置边沿极性，POSINT为1时，MAX3420E为悬挂中断输出一个0到1的跳变。POSINT为0（缺省值）时，MAX3420为悬挂中断输出一个1到0的跳变。

需要说明的是：如果一个IRQ位置位，而其对应的IEN位清零，则IRQ将不会影响INT输出引脚，但是，中断仍处于悬挂状态，永远可以读取IRQ位以获得其状态，可向对应的寄存器位写1，并将IRQ位清零。

悬挂中断（IRQ位是1）的IEN位出现0到1跳变时将产生中断。

INT引脚可连接至微控制器的中断系统，此外，微控制器可以轮询INT引脚，以确定MAX3420E是否有中断处于悬挂状态，最适合轮询的模式是电平模式（INTLEVEL=1），这是因为在边沿模式中，INT引脚输出的脉冲可能太窄，微控制器无法探测到（参考下面的讨论）。请注意，电平模式需要在INT引脚和V1之间连接一个上拉电阻。

INT引脚状态与波形

◇ 电平模式

图2所示为电平模式下的MAX3420E的INT引脚波形。INT引脚静态为高电平（上拉至VL）。假设图中两个中断的IEN位均置为1，全局IE位也置1，那么将发生一个中断请求，使MAX3420E INT引脚置低，实际上，尽管MAX3420E中断输出引脚被称为INT引脚，它有时也是负极性（例如在电平模式下）。

SPI主控制器完成中断服务后将向IRQ位写入1，并将其清零，并使INT引脚返回至静态高电平。（a）和（b）之间的间隔是中断置位其IRQ位和SPI主控制器清除IRQ位之间的时间，当系统产生另一个中断请求，会将INT引脚拉低，而当第一个中断请求处于悬挂状态时，系统可能产生第二个中断请求，而此时INT电平没有变化，因此至少有一个中断处于悬挂状态（实际上，此刻有两个中断处于悬挂状态。）

当SPI主控制器完成一个中断服务向IRQ位写入1并将其清零后，由于仍有一个中断处于悬挂状态，INT引脚将保持低电平，此后SIP主控制器处理完剩下的中断请求，并向IRQ位写入1，在将其清零，此后由于没有中断处于悬挂状态，因此，INT引脚将返回至静态高电平。

这种逻辑可以很好地处理INT引脚轮询，如果MAX3420E的任何部分需要服务，并且其中断已被使能，那么INT引脚将变为低电平，在微控制器清除最后一个悬挂IRQ位之前，INT引脚一直保持低电平。

◇ 边沿模式

图3所示为两种极性边沿模式下MAX3420E的INT引脚波形，极性由POSINT位控制。该波形与电平模式相似，但有两处不同，在两种条件下，INT引脚将产生边沿跳变：第一是一个IRQ位变为有效状态（其IRQ触发器产生0到1跳变），此时处理器将清除一个IRQ位（向其写入1），其他IRQ处于悬挂状态，第二个条件是在确保还有中断需要服务时，处理器能够检测到边沿跳变。

除了产生边沿跳变外，与电平模式一样，INT引脚也具有有效和无效状态，INT引脚的无效状态取决于POSINT位设置的边沿极性，在这一点上，边沿模式与电平模式相似，察看INT引脚的状态就可以知道是否有中断处于悬挂状态，当在负极性边沿模式下如果没有悬挂中断，INT引脚为高电平，如果有悬挂中断，则为低电平，而在正极性边沿模式下，如果没有悬挂中断，INT引脚为低电平，如果有悬挂中断，则为高电平。

INT引脚的有效状态意味着至少有一个中断处于悬挂状态，无效状态是指没有中断处于悬挂状态，假设中断已被使能，那么，系统将出现以下事件；

（1）产生一个中断请求时，MAX3420E INT引脚出现一个边沿跳变，边沿的极性取决于POSINT位的设置，由于中断仍处于悬挂状态，INT引脚保持其有效状态。

（2）SPI主控制器完成中断服务后，并向IRQ位写入1，并将其清零。MAX3420E INT引脚返回至无效状态，图中（a）和（b）之间的间隔（1）是产生中断和SPI主控制器清除IRQ位之间的时间。

（3）产生另一个中断请求时，MAX3420E INT引脚产生一个边沿跳变，并保持其有效状态。

（4）当第一个中断请求处于悬挂状态时，系统又将产生第二个中断请求，由于MAX3420E INT引脚必须产生另一个边沿跳变。因此，该引脚将在无效和有效状态之间产生跳变脉冲，从而提供正确的边沿极性，在MAX3420E中，该脉冲的宽度固定为10.67μs，由于还有中断处于悬挂状态，INT引脚可保持在有效状态。

（5）SPI主控制器完成一个悬挂中断服务后，向其IRQ位写入1，将其清除。与第（d）步一样，INT引脚产生另一个边沿跳变。

（6）SPI主控制器处理完剩下的中断请求，并向其IRQ位写入1，将其清除。由于此时已没有中断处于悬挂状态，因此，INT引脚返回至无效状态。

中断寄存器

表1是MAX3420E寄存器控制位，其中阴影部分可用于控制USB中断系统。MAX3420E具有两类USB中断，可由表1中阴影部分的寄存器控制，中断位分为两类：一是位于EPIRQ（R11）和EPIEN（R12）寄存器的端点控制，二是位于USBIRQ（R13）和USBIEN（R14）寄存器的USB控制，全局IE位在CPUCTL寄存器中。

中断请求位BAV

该器件的三个缓冲区就绪（BAV）IRQ位可用于指示是否可以将SPI主控制器装入一个IN端点FIFO，芯片复位或者IN数据由端点缓冲区成功地发送给主机后，MAX3420将置位这些IRQ位，此后该IRQ将通知SPI主控制器缓冲区可以装入新数据。

与所有的MAX3420E IRQ位一样，也可以通过写入1来三个清除BAV IRQ位，但是千万不要这样做，相反，应通过写入IN端点的字节计数寄存器来清除BAV IRQ位，这是因为MAX3420E要使用一个IN端点的BAV中断请求位作为锁定机制。

事实上，上述机制可以确保SPI主控制器和MAX3420E的串行接口引擎（SIE）不会同时使用端点缓冲区。例如，如果清除BAV位，然后以两条单独指令装入字节计数器。那么当您更新字节计数寄存器时，可能已经开始了数据包传输，从而导致数据出错。

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