CPU中断相关知识科普

文章目录

• 1. 什么是中断
• 2. CPU中断
• 2.1 CPU中断的概述
• 2.2 CPU中断向量和优先级
• 2.3 CPU中断的寄存器
• 2.4 可屏蔽中断的响应过程
• 2.5 X2812的PIE中断
• 3.1 PIE中断概述
• 3.2 PIE中断寄存器
• 3.3 PIE中断向量表
• 4. X281x的三级中断系统分析
• 4.1 外设级
• 4.2 PIE级
• 4.3 CPU级

1. 什么是中断

中断是硬件和软件驱动事件，它使得CPU暂停当前的主程序，转而去执行一个中断服务子程序。X281x的中断系统从上至下分成了三级，即CPU级中断、PIE级中断、外设中断。

2. CPU中断

通常中断申请信号是由外围设备提出的，表示一个特殊的时间已经发生，请求CPU暂停正在执行的主程序，去处理相应的更为紧急的事件。

2.1 CPU中断的概述

中断的触发有两种：一种是在软件中写指令，例如INTR、OR IFR或者TRAP指令;另一种是硬件方式触发，例如来自片内外设或者外设设备的中断信号，表示某个事件已经发生。

无论是软件中断还是硬件中断，都可以归结为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。

接受到中断信号后，CPU会按照以下4个步骤来处理中断：

接收中断信号：外设或者其他方式向CPU提出中断请求。

响应中断：如果是个可屏蔽中断，会检查它的使能情况，决定是否响应，如果是不可屏蔽中断，就立即响应。

CPU会完整地执行当前指令，为了记住当前主程序的状态，CPU必须做一些准备工作，例如将寄存器的内容存放到堆栈。

准备工作做完之后，CPU就取回中断向量，开始执行中断服务子程序。

2.2 CPU中断向量和优先级

X2812支持32个CPU中断，其中每一个中断都是一个32位的中断向量，即两个16位的寄存器，里面存储的是相应中断服务子程序的入口地址，这个入口地址是个22位的地址。

 

 

2.3 CPU中断的寄存器

CPU中断里，INT1-INT14是14个通用中断，DLOGINT数据标志中断和RTOSINT实时操作系统中断是为仿真而设计的两个中断。这16个中断都是可屏蔽中断，通过CPU中断使能寄存器IER就可以实现使能或者禁止中断。

2.4 可屏蔽中断的响应过程

可屏蔽中断的响应过程如上图所示。、

某个可屏蔽中断提出请求时，将其在IFR中的对应位置位;

CPU检测到中断标志位被置位后，接着检测该中断是否被使能;

如果IER中对应位被使能，CPU检查全局中断INTM是否被使能;

如果INTM被使能，CPU响应中断，暂停主程序并转向执行相应的中断服务子程序。

2.5 X2812的PIE中断

上图是DSP的中断源，CPU共有16根中断线，包括2个不可屏蔽中断RS和NMI，以及14各个可屏蔽中断INT1-INT14。

3.1 PIE中断概述

DSP内部有很多可以产生中断的外设，为了能够及时地处理好各个外设的请求，专门增添了处理外设中断的扩展模块，简称外设中断控制器PIE。

PIE一共可以支持96个不同的中断，将这些中断分成了12个组，每个组8个中断，每个组都被反馈到CPU内核的INT1-INT12这12条中断线中的某一条线上。

在12条中断线中，INT1的优先级最高，INT12的优先级最低，同一组内，INTx.1的优先级最高。

3.2 PIE中断寄存器

3.3 PIE中断向量表

PIE一共可支持96个中断，每个中断都有中断服务子程序ISR，将这些子程序的地址存储在一片连续的RAM空间内，就是PIE中断向量表，它由256x16的RAM空间组成。

在DSP中，中断向量表可以映射到5个不同的存储空间，主要由以下几个信号来控制。

M1向量和M0向量仅留给TI测试用，VMAP值上电后是默认取1的，而初始化PIE时，会将ENPIE的值设为1，即F2812芯片正常情况下只使用PIE向量映射表。

4. X281x的三级中断系统分析

X281x采用的是如上图所示的三级中断机制，分为外设级、PIE级、CPU级，对于某一个具体的外设中断请求，只要有任一级不允许，CPU最终都不会响应该外设级中断。下面以CPU定时器0的周期中断为例。

4.1 外设级

CPU定时器0的计数器寄存器TIMH：TIM计数到0时，就产生了一个T0INT时间，即CPU定时器0的周期中断;

若CPU定时器0的控制寄存器TIMER0TCR的第15位定时器中断标志TIF被置位为1，若第14位定时器中断使能位TIE也是1，就会向PIE控制器发出中断请求;

4.2 PIE级

CPU定时器0的周期中断T0INT对应于PIEIFR1的第七位和PIEIER1的第七位;

由于PIE控制器是多路复用的，每一个组同一时间内只能有一个中断被响应，根据PIEACK各位的状态决定谁被响应;

4.3 CPU级

CPU定时器0的周期中断T0INT发送到CPU，IFR的第0位INT1标志就会被置位，该状态锁存在IFR中;

检查IER寄存器中相关位的使能情况和CPU寄存器和CPU寄存器ST1中全局中断屏蔽位INTM的使能情况，如果都被置位，则响应中断;

CPU将相应的IFR位进行清除，EALLOW清除，INTM置位，即不响应其他中断，存储返回地址并自动保存相关信息，例如将正在处理的数据放入堆栈;

从PIE向量表中取出对应的中断向量ISR，转而去执行中断服务子程序。