中断是硬件与软件打交道的重要方法

作者：wuan584974722

转自：http://blog.csdn.net/wuan584974722/article/details/7959850

中断是硬件与软件打交道的重要方法，因此，大多数驱动程序都涉及到对中断的处理，本文就驱动程序的开发人员以及BSP的开发人员的角度，来谈谈Windows CE中中断的处理过程。

    如果一个驱动程序要处理一个中断，那么驱动程序需要首先建立一个事件，可以使用CreateEvent函数，然后调用InterruptInitialize将该事件与中断号绑定，这一步就会使能该中断，OAL中的OEMInerrupteEnable就会被调用，如果该函数不返回true的话，InterruptInitialize就会失败。然后驱动程序中的IST就可以使用WaitForSingleObject函数来等待中断的发生。
    当一个硬件中断发生之后，操作系统陷入异常，中断向量指示进入CE的异常处理程序，该异常处理程序然后调用OAL的OEMInterruptHandler函数，该函数检测硬件之后，将硬件中断转换为软件的中断号，返回给系统。该中断号就是上面提到的InterruptInitialize中使用的那个中断号。系统得到该中断号之后，就会找到该中断号对应的事件，并唤醒等待相应事件的线程(IST)，然后IST就可以在用户态进行中断处理。处理完成之后，IST需要调用InterruptDone来告诉操作系统中断处理结束，操作系统再次调用OAL中的OEMInterruptDone函数，最后完成中断的处理。
    在上面的描述中，驱动程序需要使用的是InterruptInitialize，WaitForSingleObject和InterruptDone三个函数，而BSP开发者需要主要考虑的是OEMInerrupteEnable，OEMInterruptHandler，OEMInterruptDone三个函数。当然，这是上面提到的一些函数，实际上BSP开发者在中断部分还需要考虑Init以及Disable等等函数，这里就不再讨论了。
    很好的一篇文章，对驱动开发来说很有帮助！

请问这两个函数KernelIoControl和InterruptInitialize函数的区别是什么呢？？
个人理解：先用KernelIoControl申请中断号
然后利用InterruptInitialize把 （从KernelIoControl申请的）中断号与事件相关联
主要作用是使能waitForSingleObject中挂起的事件
KernelIoControl这个函数有很多人都说不能申请成功
那么是否还有另外一种所谓的静态申请中断号的方法
在oalintr.h中添加中断的宏定义
然后…

1 2个函数没有任何关系；KernelIoControl是驱动/应用程序和kernel通讯的一个接口函数，具体的调用意义是看该函数的IOCTRL是什么以及kernel中对应的处理函数(ioctrl table)；
2 关于中断，WINCE 5之前都是静态中断，从CE 5开始中断申请分为动态申请和静态分配2种；楼主用的KernelIoControl+IOCTL_HAL_REQUEST_SYSINTR就是动态申请的方法；静态分配其实很简单，在OEMInterruptHandler里直接switch case即可；具体实现很多，各家BSP不一样，但是道理都是如此；
其实，动态申请就是由系统维护一个table，使得OEM允许其他厂商的驱动以安装的形式动态加到这个table里。作为OEM自己，其实维护一个静态的中断分配就可以了，驱动完全不用动态申请。只不过很多参考BSP用了这个形式，导致大家都在动态申请。

 

 

S3C2410的内核是ARM920T，所以，这里先介绍一下ARM920T的异常。ARM920T中有一个当前程序状态寄存器(CPSR)，其中BIT6和BIT7分别控制FIQ和IRQ的使能与否。大家经常说的开中断和关中断，就是指的设置这两个BIT。

       ARM体系的异常中断如下图所示：
                 
     可以看到，ARM920T中一共有7中异常模式，如果同一时刻有多个异常发生，系统则通过优先级顺序来决定处理其中的哪一个异常。他们之间的优先级顺序从高到低依次是：

1.      Reset复位

2.      Data Abort数据访问中止

3.      FIQ 快速中断请求

4.      IRQ 外部中断请求

5.      指令预取中止

6.      未定义的指令和软件中断

当系统发生异常时，PC指针将跳转到相应的异常中断处理程序处。异常中断和其处理程序之间的对应关系被称为异常向量表，就是通常所说的中断向量表。一般情况下，它存放在低地址(0x0)，但在WinCE中，该表存放在高地址(0xffff0000)。

S3C2410的中断处理过程如下图所示：
          

可以看到，S3C2410中跟中断密切相关的寄存器主要有以下几个：

SUBSRCPND(二级源待决寄存器)：硬件产生中断后，该寄存器的相应位被置1；

SUBMASK(二级屏蔽寄存器)：若该寄存器的对应位为1，则屏蔽该中断，不再往前提交；

SRCPND(源待决寄存器)：如果是二级中断源产生了中断，当SUBSRCPND和SUBMASK满足条件时，该寄存器的相应位被置1，或者由一级中断源直接引起该寄存器的对应位置1；

MASK(一级屏蔽寄存器)：如果该寄存器的对应位为1，则屏蔽该中断，不再往前提交；

MODE(中断模式寄存器)：决定中断是FIQ模式还是IRQ模式，系统中只能有一个FIQ中断。若当前中断为FIQ模式，则产生一个FIQ异常，CPU进入FIQ异常处理程序。

PRIORITY(优先级控制寄存器)：控制各中断源的优先级。当有多个中断源同时发出请求时由优先级最高的中断源最终产生IRQ。

INTPND(中断待决寄存器)：当SRCPND某一位被置1，且没有被屏蔽，则该寄存器的相应位也被置1，同时产生一个IRQ异常，CPU进入IRQ异常处理程序。

IRQ异常处理程序中，需要清除SRCPND、INTPND。清除SRCPND和INTPND的方法比较特殊，并不是往对应的位写0，相反，应该往对应的位写1。一般是将其值读取出来，再写进去，以完成清除SRCPND和INTPND的工作。

除了以上几个寄存器外，2410还有一个INTOFFSET寄存器，用来表明当前是哪一个中断请求处理。WinCE的OEMInterruptHandler()函数，就是根据其值来判断当前是哪一个中断发出请求。该寄存器在清除SRCPND和INTPND时，被自动复位。所以，代码中不必对其进行处理。

如果中断源是EINT4-23，则还需处理EXTINTn、EINTFLT、EINTMASK和EINTPEND等几个寄存器。另外，由于2410的中断引脚一般与IO复用，所以在使用特定的外部中断之前，需要设置相应的GPIO，使其工作在中断模式下。

WinCE6.0中的中断处理过程如下图所示：
               
      可以看到，整个处理过程分为四层，分别是硬件、内核、OAL和驱动。硬件产生一个IRQ，CPU进入中断服务程序，调用OAL中的OEMInterruptHandler()函数，根据IRQ返回一个SYSINTR，内核根据该SYSINTR，设置一个事件，驱动中捕获到该事件，执行相应的处理程序，完成处理后，调用InterruptDone()，通知CPU中断处理完成。

这里说明一下SYSINTR和IRQ的概念。IRQ一般被认为是物理中断号，由硬件决定。SYSINTR是逻辑中断号，一般跟IRQ一一对应。这种对应关系可以在OAL中静态建立，一般通过函数OALIntrStaticTranslate()实现，静态映射的IRQ一般是MCU内部的中断源，如USB Host。为了提高驱动的可移植性，通常采用动态映射的方式，如网卡驱动。不同的硬件平台，可能使用不同的外部中断供网卡使用，通过动态映射的方式，只需修改注册表中的相应键值就能完成驱动的移植，而无须修改代码。驱动中动态映射IRQ的方法是调用函数KernelIoControl()，第一个参数为IOCTL_HAL_REQUEST_SYSINTR，传入物理中断号IRQ，正确返回后，会产生一个SYSINTR，最终完成动态转换的是函数OALIntrRequestSysIntr()。IRQ和SYSINTR的映射关系在文件C:/WINCE600/PLATFORM/COMMON/SRC/COMMON/INTR/BASE/map.c中实现。

驱动中使用中断的典型过程如下：

1.      初始化GPIO，以及相应中断寄存器，配置中断的工作模式。

2.      建立一个SYSINTR与IRQ对应，调用函数KernelIoControl()。

3.      创建一个事件与SYSINTR关联，调用函数CreateEvent()。

4.      创建一个线程，在线程中等待创建的事件，调用函数WaitForSingleObject()。

5.      完成处理后，通知内核本次中断处理结束，调用函数InterruptDone()。

OAL层跟中断相关的有如下几个函数：

OALIntrInit()：初始化中断寄存器及相应的GPIO，可建立静态的IRQ到SYSINTR的映射关系。

OALIntrRequestIrqs()：获取设备的IRQ号，如通过IO Address获取该设备对应的IRQ。

OALIntrEnableIrqs()：使能中断源，主要完成清除中断屏蔽寄存器和中断待决寄存器。

OALIntrDisableIrqs()：关闭中断源，通过设置中断屏蔽寄存器的相应位以屏蔽中断源。

OALIntrDoneIrqs()：清除中断屏蔽寄存器和中断待决寄存器使MCU能处理下一次中断。

OEMInterruptHandler()：将IRQ号转换为SYSINTR，内核的中断服务程序将根据此值设定特定的事件。

内核中跟中断相关的工作主要有以下几个部分：

1.        定义异常处理函数，其实现文件为C:/WINCE600/PRIVATE/WINCEOS/COREOS/NK/KERNEL/ARM/armtrap.s。

2.        创建中断向量表，其实现文件为C:/WINCE600/PRIVATE/WINCEOS/COREOS/NK/KERNEL/ARM/exvector.s

3.        中断向量的初始化，其实现在文件C:/WINCE600/PRIVATE/WINCEOS/COREOS/NK/KERNEL/ARM/mdarm.c中，其中的代码表明WinCE的中断向量表在高端(0xffff0000)。

http://topic.csdn.net/u/20081224/23/1fc78817-4067-4cac-aad8-c0567c26af1a.html

系统启动:ARMInit->OEMInit->OALIntrInit->OALIntrMapInit->(#ifdef OAL_BSP_CALLBACKS--BSPIntrInit->OALIntrStaticTranslate) ；
中断初始化:InterruptInitialize(驱动程序)->OEMInterruptEnable(微软实现)->OALIntrTranslateSysIntr(数据校验,把逻辑中断号变成IRQ号)->OALIntrEnableIrqs(OEM实现,通过IRQ号使能自定义的中断)->BSPIntrRequestIrqs->BSPIntrEnableIrq；
ISR实现：OEMInterruptHandler->(NKCallIntrChain)/OALIntrTranslateIrq 返回发生中断的IRQ对应的逻辑中断;
中断结束:InterruptDone->OEMInterruptDone->OALIntrDoneIrqs(BSPIntrDoneIrq)；
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1.在具体中断初始化过程中，IST线程中调用InterruptInitialize(DWORD idInt,,,),进而调用OEMInterruptEnable(DWORD idInt,,):

C/C++ code

BOOL OEMInterruptEnable(DWORD sysIntr, LPVOID pvData, DWORD cbData){    BOOL rc = FALSE;    const UINT32 *pIrqs;    UINT32 count;    OALMSG(OAL_INTR&&OAL_VERBOSE,         (L"+OEMInterruptEnable(%d, 0x%x, %d)/r/n", sysIntr, pvData, cbData    ));    // SYSINTR_VMINI & SYSINTR_TIMING are special cases    if (sysIntr == SYSINTR_VMINI || sysIntr == SYSINTR_TIMING) {        rc = TRUE;        goto cleanUp;    }    // Obtain the SYSINTR's underlying IRQ number   [color=#FF0000] if (!OALIntrTranslateSysIntr(sysIntr, &count, &pIrqs)) {[/color]        // Indicate invalid SysIntr        OALMSG(OAL_ERROR, (            L"ERROR: OEMInterruptEnable: IRQs are undefined for SysIntr %d/r/n",             sysIntr         ));        goto cleanUp;    }    // Enable the interrupt    rc = [color=#FF0000]OALIntrEnableIrqs(count, pIrqs);[/color]cleanUp:        OALMSG(OAL_INTR&&OAL_VERBOSE, (L"-OEMInterruptEnable(rc = 1)/r/n"));    return rc;}

再调用OALIntrTranslateSysIntr(DWORD idInt,,)函数:

C/C++ code

BOOL OALIntrTranslateSysIntr(UINT32 [color=#FF0000]sysIntr[/color], UINT32 *pCount, const UINT32 **ppIrqs) //第一个参数是输入，后两个是输出参数{    BOOL rc;    OALMSG(OAL_INTR&&OAL_VERBOSE, (L"+OALTranslateSysIntr(%d)/r/n", sysIntr));        // Valid SYSINTR?    if (sysIntr >= SYSINTR_MAXIMUM) {        rc = FALSE;        goto cleanUp;    }    *pCount = 1;    *ppIrqs = &g_oalSysIntr2Irq[[color=#FF0000]sysIntr[/color]];//通过g_oalSysIntr2Irq数组转换得到IRQ号    rc = TRUE;cleanUp:    OALMSG(OAL_INTR&&OAL_VERBOSE, (L"-OALTranslateSysIntr(rc = %d)/r/n", rc));    return rc;}

2.OALIntrTranslateSysIntr()函数又调用OALIntrEnableIrqs()函数:

C/C++ code

BOOL OALIntrEnableIrqs(UINT32 count, const UINT32 *[color=#FF0000]pIrqs[/color]){    BOOL rc = TRUE;    UINT32 i, mask, irq;    OALMSG(OAL_INTR&&OAL_FUNC, (        L"+OALIntrEnableIrqs(%d, 0x%08x)/r/n", count, [color=#FF0000]pIrqs[/color]    ));    for (i = 0; i < count; i++) {#ifndef OAL_BSP_CALLBACKS        [color=#FF0000]irq = pIrqs[i];[/color]#else        // Give BSP chance to enable irq on subordinate interrupt controller        [color=#FF0000]irq = BSPIntrEnableIrq(pIrqs[i]);//在未使用到多级中断控制器下,未作实际操作,直接返回pIrqs[i][/color]#endif        if (irq == OAL_INTR_IRQ_UNDEFINED) continue;        // Depending on IRQ number use internal or external mask register        if (irq <= IRQ_ADC) {            // Use interrupt mask register            CLRREG32(&g_pIntrRegs->INTMSK, 1 << irq);        } else if (irq <= IRQ_EINT7) {            // Use external mask register            CLRREG32(&g_pIntrRegs->INTMSK, 1 << IRQ_EINT4_7);    //IRQ_EINT4_7~4            CLRREG32(&g_pPortRegs->EINTMASK, 1 << (irq - IRQ_EINT4 + 4));    //IRQ_EINT4~32        } else if (irq <= IRQ_EINT23) {            // Use external mask register            mask = 1 << (irq - IRQ_EINT4 + 4);            OUTREG32(&g_pPortRegs->EINTPEND, mask);            CLRREG32(&g_pPortRegs->EINTMASK, mask);            mask = 1 << IRQ_EINT8_23;            if ((INREG32(&g_pIntrRegs->INTPND) & mask) != 0) {                OUTREG32(&g_pIntrRegs->INTPND, mask);            }            CLRREG32( &g_pIntrRegs->INTMSK, 1 << IRQ_EINT8_23);        } else {            rc = FALSE;        }    }            OALMSG(OAL_INTR&&OAL_FUNC, (L"-OALIntrEnableIrqs(rc = %d)/r/n", rc));    return rc;    }

这里就有疑问了，通过OALIntrTranslateSysIntr函数转换sysIntr成为IRQ号，但是这个IRQ号只拿来做了OAL调试输出信息的参数，后面的使能中断部分并没有使用到这个IRQ号啊？
而是使用了pIrqs[i]这个数组，OALIntrRequestIrqs()和BSPIntrRequestIrqs()【功能是：获取设备的IRQ号(如通过IO Address获取该设备对应的IRQ)】,但是在中断流程中没有发现对这两个函数的调用啊？ 何解啊？

这个静态中断只初始化了网卡的一个中断而已。5.0下其他中断全部用kernelIoControl来动态申请。这样做比较好。你可以随便找个5.0 2440BSP的驱动看看。就一切OK了。应该5.0中有两种中断方式，动态和静态。