VxWorks下MPC860的中断处理机制及其应用 02 寄存器, 程序

samwalton

4 中断处理应用编程
    实际中断处理应用编程主要包括两部分工作：一是编写中断初始化程序，进行初始化和中断连接；二是编写中断服务程序完成中断服务功能。
    4.1 编写中断初始化程序
    中断初始化程序的首要工作是初始化中断寄存器，包括打开SIU中断屏蔽寄存器（SIMASK，SIU Interrupt Mask）对应的屏蔽位，使能外部中断。如果是SIU的外部中断，应该初始化SIU中断边沿/电平寄存器（SIEL，SIU Interrupt Edge/Level Register），以设定中断是下降沿触发还是低电平触发。如果使用了CPM中断，还应该初始化CPM中断配置寄存器（CICR，CPM Interrupt Configuration Register）和CPM中断屏蔽寄存器（CIMR，CPM Interrupt Mask Register），以设定CPM在SIU中断控制器中的中断优先级，以及其内部的最高优先级中断源。对于子块可屏蔽中断源，还应该打开对应的事件屏蔽寄存器。
    中断初始化程序还必须把SIU中断服务程序放到正确的位置。在VxWorks环境下调用intConnect（）函数即将中断服务程序与外部中断源连接起来。
    4.2 编写中断服务程序
    由于中断服务程序不是在规则的任务上下文中运行（它没有任务控制块，中断处理程序共享一个堆栈等），中断服务程序必须遵守一个基本约束：它必须不能调用可能直接或间接导致阻塞的函数。例如，ISR不能获取信号量，但可以释放信号量；ISR不能直接或间接调用内存操作函数malloc（）和free（）；ISR不能通过VxWorks驱动来执行I/O操作，但VxWorks的管道驱动程序是一个例外；ISR也不能使用printf（）进行打印，VxWorks专门为ISR打印信息设计了一个记录功能，允许向系统输出平台打印文本信息。具体能被中断服务程序调用的函数请参见参考文献[5].
    由于中断服务通常涉及到任务级代码，并且中断服务程序受到种种限制，VxWorks支持在中断级运行的中断服务程序直接与一般任务进行通信。其通信机制有共享数据结构、信号量、消息队列、管道、信号等。其中，信号量是VxWorks提高中断服务程序与任务的合作性能的最好机制。理想情况下，一个中断服务程序仅仅调用semGive（）函数释放一个信号量，发起一个任务来完成必要的处理[6].
    5 中断处理应用实例
    下面给出VxWorks下MPC860的中断处理的应用实例。我们在某项目开发中利用中断通知MPC860读取外围器件FIFO的数据。相关的硬件连接如图3所示。

图3 中断处理应用实例的硬件连接

    其中，FIFO采用IDT公司的IDT72V3650芯片，FPGA采用ALTERA公司APEX20K系列的EP20K1500E器件。FIFO芯片提供了五个空满状态标志位，可根据不同的实际需求方便的通过FPGA编程向MPC860的IRQ2和IRQ1分别发送开始读信号和停止读信号，从而在时钟的驱动下读取FIFO数据。
    中断应用程序的主要实现函数的代码及注释如下：
    /＊＊＊初始化，中断连接＊＊＊/
    void tRdFifoInit（void）
    ｛
    ＊SIEL（RegBase）|=0x28000000； /＊设置外部中断源IRQ1、IRQ2下降沿触发＊/
    startSem=semBCreate（SEM_Q_FIFO，SEM_EMPTY）；
    /＊创建二进制信号量，以便实现中断与任务的通信＊/
    intConnect（IV_IRQ1，（VOIDFUNCPTR）stopRdISR，NULL）；
    intConnect（IV_IRQ2，（VOIDFUNCPTR）startRdISR，NULL）；
    /＊分别将外部中断源与中断服务程序相连接＊/
    intEnable（IVEC_TO_INUM（IV_IRQ1））； intEnable（IVEC_TO_INUM（IV_IRQ2））；
    /＊分别使能外部中断＊/
    ｝
    /＊＊＊开始读FIFO中断服务程序＊＊＊/
    void startRdISR（void）
    ｛
    semGive（startSem）；
    /＊释放信号量＊/
    RdFlag=1；
    /＊设置读FIFO数据标志＊/
    ＊SIPEND（RegBase）=0x08000000；
    /＊清除外部中断源IRQ2的状态位＊/
    ｝
    /＊＊＊停止读FIFO中断服务程序＊＊＊/
    void stopRdISR（void）
    ｛
    RdFlag=0；
    /＊禁止读FIFO数据标志＊/
    ＊SIPEND（RegBase）=0x20000000；
    /＊清除外部中断源IRQ1的状态位＊/
    ｝
    /＊＊＊按照中断通知读取FIFO数据＊＊＊/
    void tRdFifo（void）
    ｛
    while（1）
    ｛
    semTake（startSem，WAIT_FOREVER）；
    /＊获取信号量＊/
    while（RdFlag）
    ｛
    …/＊读取FIFO数据＊/
    ｝
    ｝
    ｝
    6 结束语
    嵌入式实时操作系统VxWorks提供的中断处理机制中断延迟小、用户编程方便，被广泛应用于实际工程中。MPC860的中断体系结构是理解如PowerPC系列芯片等双处理器体系结构的中断处理机制的难点。本文在详细分析两者中断处理机制的基础上介绍了具体的开发实例。该实例已在TornadoⅡ 2.0.2版本上调试通过，并成功应用于某型网络设备开发中。