分类： Android平台
2015-03-23 16:21:52
中断控制器
目录：
一、综述：
二、中断的分类：
三、GIC的主要构造：
四、中断编程：
五、编程要点：
一、综述：
中断是一种系统资源，中断控制器就是用来集中管理这种资源的。
中断控制器提供管理中断资源，中断行为，中断路由的接口——寄存器。
二、中断的分类：
4412的中断控制器支持：
1）ARM 架构的安全扩展
2）3种中断类型：SPI 、SGI 、PPI。
对于1) 中，支持安全扩展的机器，发送给处理器的中断又被分为两种类型，安全中断是FIQ或者IRQ（可通过ICCICR 寄存器的The FIQEn bit 来配置），非安全中断则只能是IRQ。
对2）中SPI 和PPI 属于外部中断，其中，PPI为每个core的私有外设中断，SPI为各个core公用的中断，第一S 是share的意思，第一P是private的意思。SGI为软件可以触发的中断，经常用于各个core之间的通信。触发SGI的寄存器是ICDSGIR。
三、GIC的主要构造：
如下图：
包含了如下几个主要部分：
1）AMBA Slave Interfaces
AMBA是系统总线，有了AMBA接口你才能访问distributor的寄存器。
2）Distributor
顾名思义仲裁器咯，由Distributor截获的中断，经过仲裁之后，满足要求（比如优先级，传递权限等）才会发送到CPU接口，这里要注意一个概念是：Distributor Interface 和 CPU interface ，他们是GIC 里面最主要的两部分。
3）CPU Interface
CPU interface 包含一个可配置（编程）的中断屏蔽码（参考寄存器ICCPMR）。
CPU interface 接受Distributor Interface 传递过来的处于 pending 状态的中断的条件是，当前中断的优先级：
（1）大于该CPU 的中断屏蔽码。
（2）大于该CPU 正在处理的中断。
很显然，第二点涉及到中断嵌套。
4）Clock and Reset
Gic的时钟和复位pin 。
四、中断编程：
1，主要寄存器介绍：
4412中断控制器可以编程控制一个中断如下五个属性：
1）一个中断的安全状态，寄存器是ICDISR
2）一个中断的优先级，寄存器是ICDIPR
3）使能或者禁止一个中断，寄存器是ICDISER
4）一个中断发给哪个或者哪几个CPU，寄存器是ICDIPTR
5）一个中断的触发方式（边沿触发或者电平触发），寄存器是ICDICFR
当然，上面几点都对于单个中断而言的，对于整个中断系统而言，还有很多总控制的寄存器，比如ICDDCR是控制中断是否传递给CPU 接口的，还有只读寄存器ICDICTR，它包含了该GIC 的一些属性。
还有一些属于CPU interface 的寄存器，比如ICCICR 是控制CPU 接口是否使能的，ICCPMR是设置某一个CPU的中断屏蔽码的值的。
具体参考datasheet 的Register Description 。
2，带安全扩展的初始化流程：
参考中断控制器文档DDI0416B_gic_pl390_r0p0_trm P70
这里一定要注意的一点是，在最后enable的时候，在secure world enable了还不算，还要切换到normal world 来enable ，这样normal world才能接收到normal 中断。具体编程代码可以参考我提供的一份源码，这里面有实现一个SGI中断的完整配置。
五、编程要点：
1，首先是异常向量表的设置：
\trustzone\tzone_sdk\otzone\src\arch\arm\armv7\cpu_entry.S
代码如下：
__start_secure_core:
@ Set VBAR
ldr r1, =secure_exception_vectors @ Load base address into r0
mcr p15, 0, r1, c12, c0, 0 @ Write Current world VBA
@ Install monitor
LDR r1, =monitor @ Get address of Monitor s vector table
MCR p15, 0, r1, c12, c0, 1 @ Write Monitor Vector Base Address Register
上面代码实现了monitor 和 secure 模式的异常向量表的装载。
ARM 最新架构实际上支持4个运行模式，除了上述两个外还有，Hyp 和 non_secure 模式如下图：
参见ARM 架构文档：DDI0406C_C_arm_architecture_reference_manual.pdf P1167
关于一场向量表的地址可以参考同上文档的P1165
B1.8.1 Exception vectors and the exception base address
实际上关于异常向量表的地址支持两种情况：
1）支持安全扩展（要用到三个异常向量表）
2）支持虚拟化扩展（要用到四个异常向量表）
2，异常路由路径：
参考同上文档，P1181 ，以FIQ为例子，如下图所示：
这张图很好的展现了在ARM架构下支持各种扩展，异常路由的路径。其中各种系统控制寄存器的相应位起到了指路的作用，比如SCTLR 和SCR等。
3，在UBOOT 启动地址：
一台使用ARM 处理器的机器，在关闭状态下，当我们按下power键的时候，首先会给PMU按照一定的时序上电，上电的时序是芯片厂商事先掩膜好的，当必要的各个电路上电完毕，PMU 会reset 我们的CPU，然后CPU 开始执行代码。如果你机器是多核的，那么除了CPU0 外，其他CPU 会处于WFI(Wait for interrupt)或WFE(Wait for event)状态。CPU0 执行的第一条指令从0地址还是FFFF0000地址开始，取决于SCTLR（System Control Register）寄存器的V 位，默认状况下从0地址启动。
参考uboot代码：arch/arm/cpu/armv7/start.S 可以知道0地址放了异常向量表的第一个指令：
b reset
然后就开始从reset 执行。
要注意的是，在这里有个从CPSR关闭FIQ和IRQ的动作，所以，如果你要在UBOOT 实现中断调试的话，请记得把他们重新打开。
4， 如何在uboot 把一个GPIO配置成中断：
1）首先在底板原理图上选定一个pin 脚：
这里我们选中XEINT12。
2）在核心板原理图上找出XEINT12是从哪里接出来的：
可以看到其对应GPX1_4，这个GPIO 。
3）在datasheet 上找到这个gpio ，并把它配置成中断模式：
当然，GPIO 还可以配置其他信息，不细讲了。
4）配置EXT_INT41[4]的中断触发模式：
5）最后，你得打开EXT_INT41[4]的中断屏蔽位：
OK，如果你的中断控制器已经初始化好了，那么这个GPIO 中断也就可以使用了。
