08实验八 Linux环境下的中断实验

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1、实验八Linux环境下的中断实验一、实验目的1、了解中断的原理，加深对中断向量表的理解。2、理解系统是如何响应外部中断的。3、学习设置中断，注册中断以及清除中断等函数的使用。二、实验内容1、编写程序实现Linux下的外部中断；2、编写Makefile生成可执行文件；3、验证中断功能。三、实验设备1、硬件：PC机；DM2410实验系统；串口线；机对机网线；2、软件：PC机操作系统（WINDOWS2000,REDHATLinux并使用KDE界面）；Linux下ARMGCC交叉编译环境；实验系统附带文件；四、预备知识1、了解Linux操作系

2、统的原理；2、掌握Linux操作系统的使用；3、掌握实验一和实验二的内容。五、基础知识中断概念1、基本定义计算机系统的“中断”是指中央处理器CPU正在处理某件事情的时候，发生了异常事件(如定时器溢出等)，产生一个中断请求信号，请求CPU迅速去处理。CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件，处理完以后，再回到原来被中断的地方继续原来的工作，这样的过程称为中断，实现这种功能的部件称为中断系统，产生中断的部件或设备称为中断源。一个计算机系统一般有多个中断请求源。当多个中断源同时向CPU请求中断时，就存在CPU优先响应哪一个中断请求源的

3、问题。一般根据中断源(所发生的事件)的轻重缓急，规定中断源的优先级，CPU优先响应中断优先级高的中断源请求。当CPU正在处理一个中断请求时，又发生了另外的中断请求，如果CPU能暂时中止对原中断的处理，转去处理优先级更高的中断请求，待处理完以后，再继续处理原来的中断事件，这样的过程称为中断嵌套。这样的中断系统称为多级中断系统。而没有中断嵌套功能的系统称为单级中断系统。2、中断向量每个中断都可以用一个无符号整数来标识，称之为“中断向量（InterruptVector）”。所有的ARM系统都有一张中断向量表，当出现中断需要处理时，必须调用向

4、量表。向量表一般要位于0地址处。表8－1中断向量表地址异常0x0000,0000复位0x0000,0004未定义指令0x0000,0008软件中断0x0000,000C终止（预取指令）0x0000,0010终止（数据）0x0000,0014保留0x0000,0018IRQ0x0000,001CFIQ(a)复位：当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处理程序处执行。(b)未定义指令：当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生未定义指令异常。采用这种机制，可以通过软件仿真扩展ARM或Thumb指令集。(c)软件

5、中断：该异常由执行SWI指令产生，可用于用户模式下的程序调用特权操作指令。可使用该异常机制实现系统功能调用。(d)指令预取中止：若处理器预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出中止信号，但当预取的指令被执行时，才会产生指令预取中止异常。(e)数据中止：若处理器数据访问指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问时，产生数据中止异常。(f)IRQ（外部中断请求）：当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设可通过该异常请求中断服务。(g)FIQ（快速中断请求）：当处理

6、器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常。3、ARM的中断过程1）中断的进入(1)将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。(2)将CPSR复制到相应的SPSR中。(3)根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。(4)强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序。也可以设置中断禁止位来阻止其他无法处理的异常嵌套。2）从中断返回(1)将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。(2)将SPSR复制回CPSR中。(3)如果进

7、入时设置了中断禁止位，那么清除该标志。3）标准中断过程下面详细说明IRQ中断的过程。(1)AIC已经正确编程，AIC_SVR也已经写入正确的中断服务程序的入口地址。且中断已经使能。(2)地址0x18（IRQ的中断向量地址，参见上面的向量表）的指令为LDRPC，[PC，#&F20]当NIRQ到来，且CPSR的I位为0时，步骤如下：(a)CPSR被拷贝到SPSR_irq，当前程序计数器PC的值被保存到IRQ链接寄存器（R14_irq），同时PC（R15）自身也被赋予了新值0x18。在接下来的时钟里（处理器向0x1C取指令），ARM核使R1

8、4_irq减4。(b)ARM内核进入IRQ模式。(c)当指令LDRPC，[PC，#&F20]得到执行（ARM为流水线结构，当前PC之前还有两条指令）后，PC被赋予了AIC_IVR的内容。读取AIC_IVR具有如下作用：(