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  • 【.Net Micro Framework PortingKit 07】NVIC中断处理

         Cortex-M3的中断架构和以往的ARM7ARM9ARM11有了很大的区别,IRQFIQ的概念的已经消失,随之而来的是NVIC中断管理(支持最多256个中断优先级,128级抢断)及中断向量表。这个中断向量表似有相识之感,在当时大学时期学习DOS平台下的C语言开发的时候,在设置BIOS时钟中断的时候,就曾把中断函数的指针地址设置到时钟中断的入口地址区,以期中断发生的时候,执行指定的函数。当然不仅是时钟中断,其它的中断的处理方式也类似。在DOS那个时代,估计最高深一点的编程就是程序驻留和钩子函数(姑且把修改中断地址以截获信息的这一类函数为钩子函数吧),以此看来,Cortex-M3的中断架构倒是借鉴了BIOS的中断处理机制。

    ARM公司大力推出Cortex-M3系列CPU核,一改往日的命名方式,并且内存映射、中断架构等以往因不同芯片厂商而多变的架构,变得统一起来。看来ARM其志不小,想要在嵌入式领域开发技术层面一统江湖。这种统一意义巨大,大大降低了嵌入式软件移植的难度,不知道今后这种改变,能否在嵌入式领域中催生出类似昔日PC领域的王者组合:操作系统(Microsoft+CPUIntel)。

    .Net Micro Framework的整个底层架构是建立在ARM7ARM9基础之上的,而Cortex-M3的出现,大大的冲击了这一架构,这也是在MF3.0源码中就已经出现了CortexM3的目录,而到现在官方无一款可支持的Cortex-M3开发板的原因。因为要改动的代码太多,要保持ARM7ARM9Cortex-M3的代码统一太难。

    所以在这里我单立了一个目录,大力进行修改而不遗余力(所谓不破不立),我觉得,这也是我们在一个划时代事物出现的面前,所应持有的态度和立场。

    在第4<修改启动代码&重写向量表>中我们所写的中断向量表,我们要进行一番调整,以期支持动态加入中断函数的功能。

    新的中断函数表,我们仅需预先填写前三项:(1 堆栈TOP地址,(2)复位地址,(3)不可屏蔽中断函数地址(NMIException)。VectorsTrampolines.s修改后的代码如下(和以前的代码相比,是不是简化了很多):

     EXPORT ARM_Vectors

        IMPORT StackTop

        IMPORT EntryPoint

        IMPORT NMIException

       

    ;********************************************************

        AREA |.text|, CODE, READONLY

     

        ;向量表

    ARM_Vectors

             DCD StackTop                   ; Top of Stack 栈顶

             DCD EntryPoint                                    ; 复位

             DCD NMIException

        ;...                            ; 向量表定位在 RAM中,由程序动态生成

        SPACE 384                     ; 预留空间 (76 - 3) * 4 = 292   

       

    ;*********************************************************

        END

     

    其中SPACE 384的代码也可以不要,不过要确保Scatterfile_tools_mdk.xml文件中,如下项没有<FileMapping Name="*" Options="(SectionForFlashOperations)" />

     <ExecRegion Name="ER_RAM_RO" Base="0x20000000" Options="ABSOLUTE" Size="">

           <FileMapping Name="VectorsTrampolines.obj" Options="(+RO, +FIRST)" />

           <FileMapping Name="*" Options="(SectionForFlashOperations)" />

     </ExecRegion>

    此外还有一个改进就是删除我们原先在\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode目录下的建立的VectorsHandler_Temp库文件,这个库我们已经不需要了,我们随时根据需要,动态的在中断向量表中写入我们所需的中断函数地址。

    好了,在\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode目录中建立NVIC目录(相当于以前体系的INTC),在写具体代码之前,我们现在写下如下代码(大概),这是对NVIC相关寄存器的描述。

    struct CortexM3_NVIC

    {  

        static const UINT32 c_Base = 0xE000E100;

        //中断使能 置位复位

        /****/ volatile UINT32 SETENA[2];

        UINT32 RESERVED0[30];

        /****/ volatile UINT32 CLRENA[2];

        UINT32 RSERVED1[30];

       

        //中断悬起 置位复位

        /****/ volatile UINT32 SETPEN[2];

        UINT32 RESERVED2[30];

        /****/ volatile UINT32 CLRPEN[2];

        UINT32 RESERVED3[30];

       

        //中断活动状态

        /****/ volatile UINT32 ACTIVE[2];

        UINT32 RESERVED4[62];

     

        //中断优先级

        /****/ volatile UINT8 PRI[60];

       

        static const UINT32 c_IRQ_MAX_INDEX = 16+60;

       

        //IRQ Index Table   

        static const UINT32 c_IRQ_Index_NMI = 0x2;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_HardFault = 0x3;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_MemManage = 0x4;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_BusFault = 0x5;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_UsageFault = 0x6;

        //7,8,9,A NULL

        static const UINT32 c_IRQ_Index_SVC = 0xB;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_DebugMonitor = 0xC;

             //D NULL

        static const UINT32 c_IRQ_Index_PendSVC = 0xE;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_SysTick = 0xF; 

        //--

        static const UINT32 c_IRQ_Index_WWDG = 0x10; 

        static const UINT32 c_IRQ_Index_PVD = 0x11;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_TAMPER = 0x12; 

         //

        static const UINT32 c_IRQ_Index_DMA2_Channel3 = 0x4A;

        static const UINT32 c_IRQ_Index_DMA2_Channel4_5 = 0x4B;   

     

        //IRQ Priority index Table

        static const UINT32 c_IRQ_Priority_NULL = 0xFF;

        static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve0 = 0x00;

        static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve1 = 0x10;

        static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve2 = 0x20;

         //

        static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve14 = 0xE0;

        static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve15 = 0xF0;

    };

     

    NVIC目录下建立三个文件:NVIC.cppNVIC.hdoNetMF.proj

    NVIC.cpp的核心内容如下:

    void CortexM3_NVIC_Driver::Initialize()

    {

       //外部中断

       CortexM3_NVIC &NVIC = CortexM3::NVIC();

       NVIC.CLRENA[0]=0xFFFFFFFF;   //清外部中断

       NVIC.CLRENA[1]=0xFFFFFFFF;

       NVIC.CLRPEN[0]=0xFFFFFFFF;

       NVIC.CLRPEN[1]=0xFFFFFFFF;

     

       //系统中断

       CortexM3_SCB &SCB = CortexM3::SCB();  

       SCB.ICSR = 0x0A000000;

       SCB.VTOR = (UINT32)&IMAGE_RAM_RO_BASE;   // 重定向中断向量表

       SCB.AIRCR = CortexM3_SCB::AIRCR_VECTKEY_MASK | CortexM3_SCB::NVIC_PriorityGroup_1;

       SCB.SCR = 0x00000000;

       SCB.CCR = 0x00000000;

       SCB.SHCSR = 0x00000000; //系统中断使能位

       SCB.CFSR = 0xFFFFFFFF;  

       SCB.HFSR = 0xFFFFFFFF;

       SCB.DFSR = 0xFFFFFFFF;

     

       //优先级设定

       IRQ_VECTORING *IsrVector = s_IsrTable;

       for(int i = 0; i < CortexM3_NVIC::c_IRQ_MAX_INDEX; i++)

       {

         //

       }

    }

    //激活中断

    BOOL CortexM3_NVIC_Driver::ActivateInterrupt(UINT32 Irq_Index,UINT32 ISR)

    {

        InterruptEnable(Irq_Index);

        UINT32 *p= (UINT32*)&IMAGE_RAM_RO_BASE + Irq_Index;

             *p=ISR;       

        return TRUE;

    }

    //关闭中断

    BOOL CortexM3_NVIC_Driver::DeactivateInterrupt(UINT32 Irq_Index)

    {

        InterruptDisable(Irq_Index);

        return TRUE;

    }

     

    BOOL CortexM3_NVIC_Driver::InterruptEnable(UINT32 Irq_Index)

    {

        if(Irq_Index<16)

        {

           CortexM3_SCB &SCB = CortexM3::SCB(); 

                 if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_MemManage) //4

                              SCB.SHCSR |= 0x1<<16;

                 if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_BusFault)   //5

                              SCB.SHCSR |= 0x1<<17;

            if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_UsageFault) //6

                              SCB.SHCSR |= 0x1<<18;

                       if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_SysTick)    //15

                       {

                          CortexM3_SysTick &SysTick= CortexM3::SysTick();   

                    SysTick.CTRL |= CortexM3_SysTick::CTRL_TICKINT | CortexM3_SysTick::CTRL_ENABLE;

                       }

              

        }

             else

             {

                CortexM3_NVIC &NVIC = CortexM3::NVIC();

                int irq=Irq_Index-16;

                NVIC.SETENA[irq/32] = 0x1 << (irq % 32);

             }

        return TRUE;

    }

    BOOL CortexM3_NVIC_Driver::InterruptDisable(UINT32 Irq_Index)

    {

        //

        return TRUE;

    }

    在其中,我们为了适应新架构的需要,增加了一个中断函数连接接口,声明如下:

    BOOL CPU_INTC_ActivateInterruptEx(UINT32 Irq_Index, UINT32 ISR)

    {

             return CortexM3_NVIC_Driver::ActivateInterrupt(Irq_Index, ISR);

    }

    原先的(如下),已经废弃不用(暂保留)。

    BOOL CPU_INTC_ActivateInterrupt(UINT32 Irq_Index, HAL_CALLBACK_FPN ISR, void *ISR_Param)

    {

        return FALSE;

    }

     

    以上代码中最重要的莫过于“激活中断”函数中的如下代码

    UINT32 *p= (UINT32*)&IMAGE_RAM_RO_BASE + Irq_Index;

    *p=ISR;   

    简单的两行代码,便实现了中断函数的动态注册(在GPIO和串口驱动中我们将详细讲这一点)。

    此外,最后要记得在NativeSample.proj添加如下内容:

     <ItemGroup>

        <RequiredProjects Include="$(SPOCLIENT)\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode\Nvic\dotNetMF.proj" />

        <DriverLibs Include="nvic.$(LIB_EXT)" />

     </ItemGroup>

    前一两个礼拜没有写相关文章,是因为代码修改量很大,一直在调试相关功能。目前GPIO、串口等功能均已经调试通过,所以后续的几天,我便一一介绍它们的实现过程。
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