一、AT91SAM9261先進中斷控制器(AIC)介紹

　　ARM核結(jié)構(gòu)采用了一個簡單的雙中斷機制，處理器內(nèi)核有兩個中斷接口IRQ(標(biāo)準(zhǔn)中斷接口)和FIQ(快速中斷接口)，而AT91SAM9261片內(nèi)的先進中斷控制器(AIC)利用這兩個接口將外設(shè)的中斷請求有序的傳遞到內(nèi)核。如下圖所示：

　　AT91SAM9261的先進中斷控制器(AIC)是一個8優(yōu)先級，可獨立屏蔽中斷的向量中斷控制器，可處理32個中斷源。它的設(shè)計思想是從本質(zhì)上減少在處理內(nèi)部和外部中斷時的軟件和實時系統(tǒng)開銷。AIC驅(qū)動ARM內(nèi)核的nIRQ和nFIQ，它的輸入來自內(nèi)部外設(shè)中斷或產(chǎn)品引腳的外部中斷。

　　AIC的8優(yōu)先級控制器允許用戶對每個中斷源定義優(yōu)先級。即使一個低優(yōu)先級中斷正在被處理，也允許高優(yōu)先級的中斷被服務(wù)。

　　內(nèi)部中斷源可被編程為電平有效或者邊沿觸發(fā)，外部中斷源可被編程為上升沿或下降沿觸發(fā)或者高電平或低電平有效。

　　快速強制特性可重定向任何內(nèi)部或外部中斷源為一個快速中斷而不是一個普通中斷。

　　AIC的詳細方塊圖如下所示：

　　二、AIC的向量中斷機制

　　AIC 采用“向量中斷”的中斷跳轉(zhuǎn)機制，這種機制與三星的S3C2410芯片的中斷控制器有很大不同。2410在有中斷觸發(fā)之后，首先會進入異常向量表，然后跳轉(zhuǎn)到IRQ或FIQ服務(wù)程序，這段代碼負責(zé)解析具體是哪一個中斷源產(chǎn)生了中斷，然后才跳轉(zhuǎn)到具體的處理函數(shù)去執(zhí)行。而向量中斷的中斷跳轉(zhuǎn)機制則不需要軟件來識別中斷源，也就是不需要IRQ或FIQ服務(wù)程序，而完全由硬件自動跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的中斷地址，相當(dāng)于硬件幫助我們完成了一些必要的處理，減小了中斷響應(yīng)延時。

　　也就是說，AIC對于各個中斷源的管理是采用硬件和軟件兩個方面的分發(fā)處理來完成的。首先AIC為每一個中斷源向量寄存器(AIC_SVR0~ AIC_SVR31)，在配置使能相應(yīng)外設(shè)時用戶將設(shè)備的中斷處理函數(shù)地址寫入對應(yīng)的中斷源向量寄存器，而當(dāng)中斷請求發(fā)生時AIC將對應(yīng)的源向量寄存器中的地址復(fù)制到中斷向量寄存器(AIC_IVR)并向內(nèi)核發(fā)出IRQ請求，以上都是硬件實現(xiàn)的中斷分發(fā)過程;在軟件層面也必須做相應(yīng)的處理才能完成IRQ的分發(fā)處理，對于ARM內(nèi)核來講，IRQ只是一個中斷向量，當(dāng)IRQ中斷請求時內(nèi)核會跳到其在異常向量表中所處的位置去處理請求，ARM的啟動代碼必須在這個IRQ中斷處理程序中分發(fā)處理才能分辨不同設(shè)備的中斷請求，但有了上面的硬件的預(yù)處理過程，軟件分發(fā)變得十分簡單，一條語句就夠了：即將AIC中斷向量寄存器(AIC_IVR)里的值賦給PC就可以了。下面是AT91SAM9261的啟動代碼中定義的異常向量表：

　　Vectors LDR PC,Reset_Addr

　　LDR PC,Undef_Addr

　　LDR PC,SWI_Addr

　　LDR PC,PAbt_Addr

　　LDR PC,Dabt_Addr

　　; Reserved vector is used as size information for 2-nd level

　　; bootloader to use when copying program code to External SDRAM

　　IF :DEF:SIZE_INFO

　　DCD ||Image$$ER_ROM1$$RO$$Length||+\

　　||Image$$RW_RAM1$$RW$$Length||

　　ELSE

　　NOP

　　ENDIF

　　LDR PC,[PC,#-0xF20] ; Vector From AIC_IVR

　　LDR PC,[PC,#-0xF20] ; Vector From AIC_FVR

　　可以看到：IRQ對應(yīng)異常處理指令是LDR PC,[PC,#-0xF20]，當(dāng)執(zhí)行這條指令時，由ARM流水線結(jié)構(gòu)，此時的PC = 0x18 + 2*4 = 0x20，因此執(zhí)行之后PC被賦予地址：0x20 – 0xF20 = 0xFFFFF100里的內(nèi)容，即IRQ向量寄存器AIC_IVR的內(nèi)容，程序跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷例程中。

　　對比一下S3C2410的啟動代碼：

　　Vectors LDR PC, Reset_Addr

　　LDR PC, Undef_Addr

　　LDR PC, SWI_Addr

　　LDR PC, PAbt_Addr

　　LDR PC, DAbt_Addr

　　NOP ; Reserved Vector

　　LDR PC, IRQ_Addr

　　LDR PC, FIQ_Addr

　　Reset_Addr DCD Reset_Handler

　　Undef_Addr DCD Undef_Handler

　　SWI_Addr DCD SWI_Handler

　　PAbt_Addr DCD PAbt_Handler

　　DAbt_Addr DCD DAbt_Handler

　　DCD 0 ; Reserved Address

　　IRQ_Addr DCD IRQ_Handler

　　FIQ_Addr DCD FIQ_Handler

　　Undef_Handler B Undef_Handler

　　SWI_Handler B SWI_Handler

　　PAbt_Handler B PAbt_Handler

　　DAbt_Handler B DAbt_Handler

　　IF IntVT_SETUP <> 0

　　IRQ_Handler B IRQ_Entry

　　ENDIF

　　FIQ_Handler B FIQ_Handler

　　在異常向量表中，IRQ對應(yīng)的處理指令是：LDR PC, IRQ_Addr，最終PC會跳到IRQ_Entry去執(zhí)行。IRQ_Entry里面做了相應(yīng)處理，即找到中斷源，跳轉(zhuǎn)到中斷向量表的合適位置去執(zhí)行具體的中斷處理程序(當(dāng)然之前要定義中斷向量入口表)。如下所示：

　　;Interrupt Vector Table Address

　　HandleEINT0 EQU IntVTAddress

　　HandleEINT1 EQU IntVTAddress +4

　　HandleEINT2 EQU IntVTAddress +4*2

　　HandleEINT3 EQU IntVTAddress +4*3

　　HandleEINT4_7 EQU IntVTAddress +4*4

　　HandleEINT8_23 EQU IntVTAddress +4*5

　　HandleReserved EQU IntVTAddress +4*6

　　HandleBATFLT EQU IntVTAddress +4*7

　　HandleTICK EQU IntVTAddress +4*8

　　HandleWDT EQU IntVTAddress +4*9

　　HandleTIMER0 EQU IntVTAddress +4*10

　　HandleTIMER1 EQU IntVTAddress +4*11

　　HandleTIMER2 EQU IntVTAddress +4*12

　　HandleTIMER3 EQU IntVTAddress +4*13

　　HandleTIMER4 EQU IntVTAddress +4*14

　　HandleUART2 EQU IntVTAddress +4*15

　　HandleLCD EQU IntVTAddress +4*16

　　HandleDMA0 EQU IntVTAddress +4*17

　　HandleDMA1 EQU IntVTAddress +4*18

　　HandleDMA2 EQU IntVTAddress +4*19

　　HandleDMA3 EQU IntVTAddress +4*20

　　HandleMMC EQU IntVTAddress +4*21

　　HandleSPI0 EQU IntVTAddress +4*22

　　HandleUART1 EQU IntVTAddress +4*23

　　;HandleReserved EQU IntVTAddress +4*24

　　HandleUSBD EQU IntVTAddress +4*25

　　HandleUSBH EQU IntVTAddress +4*26

　　HandleIIC EQU IntVTAddress +4*27

　　HandleUART0 EQU IntVTAddress +4*28

　　HandleSPI1 EQU IntVTAddress +4*39

　　HandleRTC EQU IntVTAddress +4*30

　　HandleADC EQU IntVTAddress +4*31

　　IRQ_Entry

　　sub sp,sp,#4 ;reserved for PC

　　stmfd sp!,{r8-r9

　　}

　　ldr r9,=INTOFFSET

　　ldr r9,[r9]

　　ldr r8,=HandleEINT0

　　add r8,r8,r9,lsl #2

　　ldr r8,[r8]

　　str r8,[sp,#8]

　　ldmfd sp!,{r8-r9,pc}

　　ENDIF

　　AT91SAM9261和S3C2410兩款芯片對中斷處理的過程可以用下圖來說明，我們可以更加清晰的看到兩種中斷處理過程的異同：

　　三、AT91SAM9261按鍵中斷示例

　　下面以按鍵中斷為例，具體解析AT91SAM9261的中斷處理。

　　1、首先查看硬件原理圖，確定按鍵和CPU的連接方式：

　　硬件原理圖顯示：按鍵SW7和PB27連接，PB27是由PIO(Perihepheral Input/Output)Controller管理的。我們由芯片手冊可知：每個PIO Controller管理的引腳可以配置為通用I/O口線，或復(fù)用為外設(shè)I/O。中斷信號FIQ和IRQ0~IRQn通過PIO控制器多路復(fù)用。然而，由于PIO控制器對于輸入無效并且中斷口線僅被用為輸入，所以沒有必要分配I/O口線給中斷功能。因此我們需要將PB27配置為輸入模式

　　2、使能PIO控制器的時鐘

　　AT91F_PMC_EnablePeriphClock ( AT91C_BASE_PMC, 1 << AT91C_ID_PIOB ) ;

　　只有PIO控制器時鐘被使能才能產(chǎn)生PIO控制器中斷。

　　3、配置PB27為輸入模式

　　AT91F_PIO_CfgInput( AT91C_BASE_PIOB, SW_MASK ) ;

　　這里的SW_MASK = 1<<27，因為我們配置的是PB27，所以沒有必要改變其他引腳的屬性。

　　4、使能PB27的上拉電阻

　　AT91F_PIO_CfgPullup( AT91C_BASE_PIOA, SW_MASK ) ;

　　使能相應(yīng)管腳的上拉電阻，提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強抗干擾能力。

　　5、暫時禁止PIO中斷

　　AT91F_AIC_DisableIt(AT91C_BASE_AIC ,AT91C_ID_PIOA);

　　暫時禁止PIO中斷，等到配置結(jié)束之后再使能中斷。

　　6、配置AIC相應(yīng)寄存器

　　AT91C_BASE_AIC->AIC_IDCR = 0x1 << AT91C_ID_PIOB;

　　AT91C_BASE_AIC->AIC_SVR[AT91C_ID_PIOB] = (unsigned int) SW_Handler;

　　AT91C_BASE_AIC->AIC_SMR[AT91C_ID_PIOB]= AT91C_AIC_PRIOR_LOWEST | AT91C_AIC_SRCTYPE_INT_LEVEL_SENSITIVE ;

　　AT91C_BASE_AIC->AIC_ICCR = 0x1 << AT91C_ID_PIOB;

　　通過寫中斷源向量寄存器AIC_SV

　　R[AT91C_ID_PIOB]注冊中斷處理函數(shù)SW_Handler。通過寫源模式寄存器AIC_SMR[AT91C_ID_PIOB]來設(shè)定中斷觸發(fā)方式和優(yōu)先級。

　　7、使能PIO中斷

　　AT91C_BASE_AIC->AIC_IECR = (1<

　　AT91F_PIO_InterruptEnable(AT91C_BASE_PIOA, SW_MASK);

　　重新使能PIO中斷，這里需要設(shè)置兩個地方，一個是AIC的中斷使能命令寄存器，另一個還要使能PIO相應(yīng)的寄存器來使能中斷。

　　8、填寫中斷服務(wù)程序：SW_Handler

　　__irq void SW_Handler (void)

　　{

　　AT91F_DBGU_Printk("SW1 Was Pressed...\r\n");

　　*AT91C_AIC_EOICR = AT91C_BASE_PIOB->PIO_ISR;

　　}

　　注意在中斷服務(wù)程序的最后，一定要向AIC的中斷結(jié)束命令寄存器里寫相應(yīng)中斷狀態(tài)的值，以告訴AIC當(dāng)前中斷以完成，否則CPU不會再一次相應(yīng)中斷。

　　到此為止，一個按鍵中斷軟件部分的編寫就結(jié)束了。寫這種代碼主要是要弄清楚中斷處理的流程以及各個寄存器的作用，這樣寫起來就比較容易了。