Vivado中的IP核——Interrupt Controller详解

资料ID：PG099
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Vivado的中断控制器处理中断时有两种模式，分别为快速中断模式和正常中断模式。本文只介绍正常中断模式。由于赛灵思提供的关于中断控制器的驱动程序个人感觉有点复杂，所以本文最后提供了一个精简版的驱动程序。由于个人也是刚刚接触基于软核处理器及其外设的嵌入式开发，所以可能有理解错误的地方，欢迎大家指正。
驱动程序通过配置与当前设备相关的寄存器来使其按照预期运行，所以接下来介绍一些与正常中断模式相关的寄存器。
中断控制器框图如下。

Register Space

与中断控制器相关的所有寄存器如下表。

表中的Address Offset表示地址偏移，这里的偏移是针对中断控制器的基地址的，即Base Address。基地址可以从两个地方获得，一是在Vivado中的Block Design窗口中的Address Editor界面，如下图。二是在Vitis中，基于该硬件平台生成的xparameters.h头文件中，如下图。在本例中，该基地址为0x41200000。

以上的寄存器中，与正常中断模式直接相关的为ISR、IER、IAR、IVR、MER。

ISR

ISR寄存器为中断状态寄存器，该寄存器的值表征有效的中断信号存在与否。某位为0，表示该位对应的中断信号无效；某位为1，表示该位对应的中断信号有效。该寄存器中有效位的数目为软件中断数目和外设中断数目之和。当MER寄存器中的HIE位为0时，外设对应的中断位也可以通过使用软件向ISR中相应位写入1来产生；当MER寄存器中的HIE位为1时，外设对应的中断位不可由软件写入。
ISR具体的位定义如下图。

IER

IER寄存器是中断使能寄存器，是一个可读可写寄存器，该寄存器与ISR寄存器是相互独立的。当ISR中某位为1时，说明该位对应的外设产生了有效中断，或者利用软件改写了ISR中的该位值。但是若该位在IER寄存器中对应位为0，则不会产生一个中断输出Irq，这个输出是传递给处理器的。
IER具体的位定义如下。

IAR

IAR寄存器是中断确认寄存器，该寄存器是用于清除ISR寄存器的。当某个中断对应的中断处理程序调用完成后，需要清除ISR寄存器中的对应位，不然会一直进入该中断处理程序。向IAR寄存中的相应位写入1，就可以清除ISR中的对应位。注意，在正常中断模式中，这个需要手动清除，即通过软件清除。
IAR具体的位定义如下。

IVR

IVR寄存器被叫做中断向量寄存器，该寄存器存储着最高优先级、有效的、使能的中断对应的序号。
定义如下。

MER

MER寄存器是主使能寄存器，该寄存器中有效位只有前两位。第一位是ME，即master IRQ enable，如果该位为0，则中断控制器不能向处理器产生中断。第二位是HIE，即Hardware Interrupt Enable，如果该位为0，则ISR中外设对应的中断位就不能通过使用外设产生中断来使该位为1，只能通过软件；若该位为1，则与0效果相反。
MER位定义如下。

示例程序：利用软件产生中断，并调用相应中断处理程序

为了测试比较方便，本文使用软件来产生中断。


/***********************header file included*********************/
#include "xil_printf.h"
/****************************************************************//***********************constant definition**********************/
#define BASEADDR 0x41200000
#define ISR      0x00
#define IER      0x08
#define IAR      0x0C
#define IVR      0x18
#define MER      0x1C
/****************************************************************//**********************other definition**************************/
#define GETX(x) (*(volatile int *)(BASEADDR + x))
/****************************************************************//***********************function prototype**********************/
void interrupt_handler_function() __attribute__((interrupt_handler));
void interrupt0();
void interrupt1();
extern void microblaze_enable_interrupts();
/***************************************************************/int main()
{/***************initialize interrupt controller******************/GETX(IER) |= 0x3;GETX(MER) |= 0x1;/****************************************************************/microblaze_enable_interrupts();GETX(ISR) = 0x2;print("successfully first!!!\r\n");GETX(ISR) = 0x1;print("successfully second!!!\r\n");
}void interrupt_handler_function()
{if(GETX(IVR) == 0x0)interrupt0();else if(GETX(IVR) == 0x1)interrupt1();elsereturn;
}
void interrupt0()
{print("interrupt0 handler is called!!!\r\n");GETX(IAR) |= 0x1;
}
void interrupt1()
{print("interrupt1 handler is called!!!\r\n");GETX(IAR) |= 0x2;
}

实验结果如下图。