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ARM ---day5 中断

ARM ---day5 中断
📅 发布时间:2026/7/22 4:47:56

1. 什么是GIC?

GIC:通用中断控制器(Generic Interrupt Controller),是 ARM Cortex-A/R 系列常用的中断管理 IP,作用类似 Cortex-M 中的 NVIC。

它统一管理外设中断和处理器内部中断,负责中断使能、屏蔽、优先级仲裁、目标 CPU 选择和中断分发,最终向 CPU 内核产生 IRQ/FIQ 请求。

GIC 管理的中断主要包括外设来的共享中断 SPI,以及 CPU 核内部/私有的 SGI、PPI;外设中断来自 UART、GPIO、Timer 等模块,内部中断来自 CPU 私有定时器、软件中断、性能监控等。

路由分发(中断分发):

指 GIC 根据配置决定某个中断应该送到哪个 CPU 核处理。

在多核 ARM 中,GIC 可以把不同中断分配给不同 CPU 核。

2. 什么是协处理器?ARM Cortex A7内核配备了几个协处理器?

协处理器是辅助 ARM CPU 完成特定功能的硬件模块,用于扩展 CPU 功能。

ARM 处理器通过 MRC、MCR 等协处理器指令访问协处理器。

Cortex-A7 属于 ARMv7-A 架构,支持 CP0~CP15 共 16 个协处理器编号。

其中最常用的是 CP15 系统控制协处理器,用于管理 MMU、Cache、TLB、异常向量表等。

在 Cortex-A7 中,程序可以通过 CP15 设置 VBAR 寄存器,将异常向量表的基地址写入 VBAR,使处理器发生异常时从该地址开始查找对应的异常入口。

mrc:读取cp15寄存器的数据

mcr:向cp15寄存器中写入数据

3. 为什么要将异常向量表重映射?如何重映射异常向量表?

为什么要重映射异常向量表:

ARM 处理器发生异常时,会到固定地址取异常入口指令。

默认异常向量表通常位于 0x00000000,但该地址上电时可能映射到 ROM、Flash 或 BootROM,不方便修改,速度也可能较慢。

系统运行后通常希望把异常向量表放到 RAM 中,便于修改异常处理函数、提高响应速度,并让操作系统接管异常和中断,因此需要异常向量表重映射。

如何重映射:

对于 Cortex-A7 这类 ARMv7-A 内核,可以通过 CP15 的 VBAR 寄存器设置异常向量表基地址。

例如:

_set_vbar:

ldr r0, =0x87800000

mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0

bx lr

对于 ARM9/S3C2440 这类处理器,通常通过存储器重映射、MMU 映射,或者设置高地址异常向量位,使异常向量表位于 0x00000000 或 0xFFFF0000。

4. GIC支持多少个中断,分为哪几类

GIC:1020个中断(imx6ull:0-159 支持160个中断)

SPI:共享外设中断,外设所产生的的中断(32-1019)

PPI:私有外设中断,核间通信,内核和内核之间的中断(16 - 31)

SGI:软中断,软件产生的中断(0 - 15)

5. IMX6ULL中支持多少个中断

imx6ull:0-159 支持160个中断

6. GIC控制器的版本

GIC v1 CortexA5
GIC v2 32位处理器(CortexA7)

GIC v3 - v4 64位处理器(CortexA53手机芯片)

GIC v5 重新架构,数百核处理器(算力要求高的芯片 服务器)

imx6ull 内核是CortexA7,用的是GIC v2 400

7. 简述 GIC CPU Interface 中 C_IAR 和 C_EOIR 寄存器的作用。

C_IAR:Interrupt Acknowledge Register,中断应答寄存器。

作用:CPU 进入 IRQ 中断后,读取 C_IAR,GIC 会返回当前要处理的中断号,例如 99。

C_EOIR:End Of Interrupt Register,中断结束寄存器。

作用:中断服务函数执行完后,把刚才的中断号 99 写回 C_EOIR,通知 GIC 这个中断已经处理完成。

GIC 中的 C_IAR 是中断应答寄存器。当外设中断产生后,GIC 根据使能状态和优先级选择一个中断送给 CPU。CPU 进入中断处理程序后,通过读取 C_IAR 获得当前正在响应的中断号,例如按键中断号 99。中断服务函数执行完后,需要将该中断号写入 C_EOIR 中断结束寄存器,通知 GIC 本次中断处理完成,使 GIC 可以清除该中断的活跃状态并继续响应其他中断。

C_IAR 是“读中断号,开始处理”;C_EOIR 是“写中断号,告诉 GIC 处理完了”。

8.按键中断流程

按键KEY0 ----GPIO1_18

外设:

  1. 配置引脚复用功能
  2. 配置引脚电气属性
  3. 配置输入方向
  4. 配置中断触发方式:下降沿
  5. 使能GPIO1_18引脚中断

GIC:

1.初始化GIC GIC_Init();

2.使能GPIO1_18引脚中断

GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn);

3.设置优先级

内核:

  1. 使能irq中断
  2. 按键按下,切换工作模式->IRQ模式(自动)
  3. pc ->irq_handler(汇编 传参 中断号 R0)
  4. 执行irq中断服务函数,system_interrupt_handler/ system_irq_handler

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