键盘控制LED——S3C44B0X的IRQ编程

在《简单的S3C44B0X Bootloader》一文中我所描述的Bootloader没有任何异常处理，这显然是很不实用的，下面我将结合键盘控制LED的范例来在该Bootloader中实现对IRQ的处理。

     首先明确一些基本信息。根据原理图，在我的板子里，1x4键盘的4个按键分别接S3C44B0X的EXTINT4~7这4个引脚，我们可以通过这些外部中断信号来处理按键的按下。对PGIO的细节不再赘述，参看代码应该没什么问题了。LED的细节请参见《第一个跑马灯程序》一文。

     回想一下《简单的S3C44B0X Bootloader》中的head.s里，我预留了一个内核异常向量表，处理都是进入死循环。现在当然不能再那么搞了，我们需要给它填上实际内容，即ISR（Interrupt Service Routine，中断服务例程）。此外，由于ARM7体系结构的特性，我们需要在陷入ISR之前先初始化好IRQ模式（irq mode）以及该模式下的堆栈（ISR多带有堆栈操作，比如调用C函数，因此一般此步不可少）。改进后的代码如下：

head.s

.equ    KERNEL_STACK,   0x0c002000      @ 内核堆栈栈底（管理模式）
.equ    KERNEL_LIMIT,   0x0c001000      @ 内核堆栈栈限
.equ    IRQ_STACK,      0x0c002200      @ IRQ模式堆栈栈底

.text

vectors:
@ 这里是物理地址0x0c000000（RAM）
        b       undef_handler           @ 内核异常向量0
        b       swi_handler             @ 内核异常向量1
        b       pabort_handler          @ 内核异常向量2
        b       dabort_handler          @ 内核异常向量3
        b       irq_handler             @ 内核异常向量4
        b       fiq_handler             @ 内核异常向量5

.space  0x100 - 6 * 4

@ 这里是物理地址0x0c000100
start:
        @ 设置管理模式的堆栈
        ldr     sp, = KERNEL_STACK      @ 初始化svc模式的堆栈
        ldr     sl, = KERNEL_LIMIT      @ 设置svc模式的栈限

        @ 初始化IRQ模式
        mrs     r0, cpsr                @ 保存现场（管理模式）
        msr     cpsr_all, #0x000000d2   @ 禁止IRQ和FIQ，ARM指令集状态，进入irq模式
        ldr     sp, = IRQ_STACK         @ 设置IRQ模式的堆栈
        msr     cpsr_all, r0            @ 恢复现场（返回管理模式）

        @ 调用C入口函数
        bl      entry                   @ 跳转到C程序中执行
        mov     pc, #0                  @ 软复位

undef_handler:
swi_handler:
pabort_handler:
dabort_handler:
fiq_handler:
        b       .                       @ 目前什么都不做

irq_handler:
        stmfd   sp!, {r0-r12, lr}       @ 因为后面要调用C函数，因此需要保存当前状态到栈上
        bl      on_irq                  @ 调用ISR的C函数
        ldmfd   sp!, {r0-r12, lr}       @ 从栈上恢复原状态
        subs    pc, lr, #4              @ 从IRQ异常返回

      如此一来整个ISR都可以放在on_irq这个C函数里处理了，真是方便啊。

      来看应用部分，都在main.c里：

main.c

#define PORT(addr)      (*(volatile int *)(addr))

#define PCONC           PORT(0x01d20010)
#define PDATC           PORT(0x01d20014)
#define PCONG           PORT(0x01d20040)
#define PDATG           PORT(0x01d20044)

#define EXTINT          PORT(0x01d20050)
#define EXTINTPND       PORT(0x01d20054)

#define INTCON          PORT(0x01e00000)
#define INTPND          PORT(0x01e00004)
#define INTMOD          PORT(0x01e00008)
#define INTMSK          PORT(0x01e0000c)
#define I_ISPR          PORT(0x01e00020)
#define I_ISPC          PORT(0x01e00024)

static void init(void)
{
        PCONC = 0xaaaaaa56;     /* PC1~3=output */
        PCONG = 0xff00;         /* PG4~7=EINT4~7 */
        PDATC = 0x0000;         /* 熄灭所有LED */
#ifdef LOW_LEVEL
        EXTINT = 0x00000000;    /* EINT4~7=低电平中断信号 */
#else
        EXTINT = 0x22220000;    /* EINT4~7=下降边缘触发 */
#endif
        INTCON = 0x5;           /* 非向量终端模式，IRQ可用 */
        INTMOD = 0x000000;      /* EINT4~7=IRQ mode */
        INTMSK = 0x03dfffff;    /* EINT4~7=IRQ模式 */
}

static void led(int num, int light)
{
        if (light)
                PDATC |= 1 << num;
        else
                PDATC &= ~(1 << num);
}

static void key(void)           /* 按键处理函数 */
{
        static int stat[3];     /* 用来记录LED状态的静态数组 */
        int i;

        for (i = 0; i < 3; i++) {

                if (!(EXTINTPND & (1 << i)))
                        continue;       /* 该按键没有中断发生，不处理 */

                if (!stat[i]) { /* 如果对应LED原先是灭的 */
                        led(i + 1, 1);  /* 点亮该LED */
                        stat[i] = 1;
#ifdef LOW_LEVEL
                        /* 将键盘对应外部中断切换为高电平触发方式 */
                        EXTINT &= ~(0x6 << (16 + (i << 2)));
                        EXTINT |= 0x1 << (16 + (i << 2));
#endif
                } else {        /* 如果对应LED原先是亮的 */
                        led(i + 1, 0);  /* 熄灭该LED */
                        stat[i] = 0;
#ifdef LOW_LEVEL
                        /* 将键盘对应外部中断切换为低电平触发方式 */
                        EXTINT &= ~(0x7 << (16 + (i << 2)));
#endif
                }

                EXTINTPND |= 1 << i;    /* 清除对应的外部中断挂起标志 */
        }
}

void entry(void)
{
        init();
        while (1);              /* 因为剩下的工作都是ISR的事情了，主程序陷入死循环 */
}

void on_irq(void)               /* ISR程序 */
{
        if (!(I_ISPR & 0x200000))
                return;         /* 如果不是EXTINT4~7则不处理 */

        if (!(INTPND & 0x200000))
                return;         /* 如果没有EXTINT4~7的中断挂起标志则不处理 */

        key();                  /* 按键处理 */
        I_ISPC |= 0x200000;     /* 清除EXTINT4~7的中断挂起标志 */
}

     最后可别忘了要把svc模式下的CPSR控制位中的I位（IRQ中断控制位）打开，具体在boot.s的reset子程序开头：
    
          reset:
             @ initialize s3c44b0x
             mov     r0, #0x00000053                 @ enable IRQ, disable FIQ, ARM state, svc mode
             msr     cpsr_all, r0                    @ set CPSR

             ...

     没什么特别好说的，注释都写了。注意gcc编译选项定义了LOW_LEVEL则采用电平触发方式，否则采用下降边缘触发。按键0~2对应LED1~3。在电平触发模式下，按下则灯亮，松开则灯灭；边缘触发模式下，按一下灯亮，再按一下则灯灭。

     有了这个雏形，就可以对各种IRQ进行编程处理了。