如何在Zynq SoC上使用中断（2） 处理器, 控制器, 监视器, 定时器, 通用

yuyang911220

软件生成的中断 – 每个处理器有16个此类中断，能够中断一个或两个Zynq SoC的ARM®CortexTM-A9处理器内核;
共享外设中断 – 共计60个，这些中断来自I/O外围设备，或往返于设备的可编程逻辑(PL)侧。Zynq SoC的两个CPU共享这些中断;
专用外设中断 – 这种类型中包含的5个中断对每个CPU都属于专用中断，比如CPU定时器、CPU看门狗监视器定时器以及专属PL至CPU中断。
图1 – 红圈显示的是通用中断控制器。
共享外设中断非常有趣，因为它们非常灵活。可将它们从I/O外设(共44个中断)或FPGA逻辑(共16个中断)路由至两个CPU中的一个，但也可以将中断从I/O外设路由至设备的可编程逻辑侧，参见图2。
在Zynq SoC上处理中断
在Zynq SoC中发生中断时，处理器会采取以下措施：
1. 将中断显示为挂起;
2. 处理器停止执行当前线程;
3. 处理器在协议栈中保存线程状态，以便在中断处理后继续进行处理;
4. 处理器执行中断服务例程，其中定义了如何处理中断;
5. 在处理器从协议栈恢复之前，被中断的线程继续运行;
中断属于异步事件，因此可能同时发生多个中断。为了解决这一问题，处理器会对中断进行优先级排序，从而首先服务于优先级别最高的中断挂起。
为了正确实现这一中断结构，需要编写两个函数：一是中断服务例程，用于定义中断发生时的应对措施;二是用于配置中断的中断设置。中断设置例程可重复使用，允许构建不同的中断。该例程适用于系统中的所有中断，将针对通用I/O(GPIO)设置和使能中断。
如何在SDK中使用中断
可使用赛灵思软件开发套件(SDK)中的独立板支持包(BSP)在物理硬件上支持并实现中断。BSP具备众多功能，可显著降低创建中断驱动系统的任务难度。它们位于带有以下报头的文件中：
Xparameters.h – 该文件包含处理器的地址空间和设备ID;
Xscugic.h – 该文件包含配置驱动程序以及GIC的使用范围;
Xil_exception.h – 该文件包含Cortex-A9的异常函数。
为了对硬件外设进行寻址，我们需要知道想要使用的设备(也就是GIC)的地址范围和设备ID，这些信息大多位于BSP报头文件xparameters下。但是xparameters_ps.h(无需在您的源代码中申报该报头文件，因为它包含在xparameters.h文件中)提供了中断ID。我们可在源文件中使用这个标记有中断的“ID”(GPIO_Interrupt_ID)，使用方式如下：
在这个简单的例子中，我们将配置Zynq  SoC的GPIO，以便在按下按钮后生成中断。为了设置中断，我们需要两个静态全局变量以及上述定义的中断ID来执行以下操作：
图2 – 这些是处理系统与可编程逻辑之间可用的中断。
在中断设置功能中，我们需要初始化Zynq  SoC异常;配置并初始化GIC;并将GIC连接到中断处置硬件。Xil_exception.h和Xscugic.h文件可提供完成这一任务所需的函数。结果生成以下代码：
当配置GPIO以使其在同一中断配置例程中发挥中断功能时，我们能够配置内存库或单个引脚。我们可通过使用在xgpiops.h中提供的函数来完成这项任务，比如：

当然，您还需要正确配置中断。例如，您希望采用边缘触发或水平触发吗?若答案为是，那么采用这个函数能实现何种边缘和水平呢?
在这里，xgpiops.h中五个定义中的其中一个可对IrqType定义。这五个定义是：
如果您决定使用 Bank 使能，那么您需要知道您希望使能中断的单个引脚或多引脚位于哪个 Bank 上。Zynq  SoC最多支持118个GPIO。在这种配置下，所有MIO(54个引脚)都会与EMIO(64个引脚)一起被用作GPIO。我们能将这个配置分为四个Bank，每个Bank容纳32个引脚。
此外，这项设置功能还将定义中断服务例程，发生中断时，可用以下函数调用该例程：
中断服务例程的繁简程度由其应用定义。在该例中，每按一次按钮，它便会触发一个LED，打开和关闭这个LED。另外，在每次按下按钮时，中断服务例程还会向控制台打印一条信息。
专有定时器举例
Zynq  SoC拥有许多可用的定时器和看门狗监视器。它们既可作为一个CPU的专用资源也可作为两个CPU的共享资源。如需在您的设计中高效利用这些组件，则需要中断。这些定时器和看门狗监视器包括：
CPU 32位定时器(SCUTIMER)，以CPU频率的一半计时
CPU 32位看门狗监视器(SCUWDT)，以CPU频率的一半计时
共享64位全局定时器(GT)，以CPU频率的一半计时(每个CPU都有其自己的64位比较器;它与GT配合使用，能驱动各个CPU的专用中断)