Zynq学习笔记--了解中断配置方式

目录

1. 简介

2. 工程与代码解析

2.1 Vivado 工程

2.2 Vitis 裸机代码

2.3 关键代码解析

3. 总结

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1. 简介

Zynq 中的中断可以分为以下几种类型：

软件中断（Software Generated Interrupt, SGI）：由软件触发，通常用于CPU之间的通信。
私有外设中断（Private Peripheral Interrupt, PPI）：与每个CPU相关的中断，如定时器和看门狗。
共享外设中断（Shared Peripheral Interrupt, SPI）：由多个设备共享，可以被路由到任何一个CPU。

中断控制器（GIC）是Zynq中管理中断的核心组件，负责中断的使能、屏蔽、优先级设置以及将中断信号发送到CPU1。

本文展示是一个中断处理示例，记录如何在PS（处理系统）和PL（可编程逻辑）之间使用GPIO（通用输入输出）和中断。

2. 工程与代码解析

2.1 Vivado 工程

系统中断由多个系统元素生成，并通过GIC代理（GICPx_IRQ 寄存器）广播到GICs、PMU以及PL中的输出信号。

我们重点关注PL中的输出信号：

 UG1085: System Interrupts

Datasheet 中的描述的两组中断寄存器，对于到 Zynq 配置页面示意图如下：

如果查看 "xparameters.h" 文件，可以看到 IRQ 对应的中断号：

//AXI GPIO 中断号 121

#define AXI_GPIO_INTERRUPT_ID  XPAR_FABRIC_AXI_GPIO_0_IP2INTC_IRPT_INTR

 

2.2 Vitis 裸机代码

代码的主要功能包括：

• 初始化：配置PS端和PL端的GPIO设备，包括设置方向和输出使能。
• 中断系统设置：初始化GIC（通用中断控制器），注册中断处理函数，并设置中断优先级和触发类型。
• 中断处理：定义了一个中断处理函数IntrHandler，当检测到AXI GPIO中断时，会打印一条消息。

#include "stdio.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xgpio.h"
#include "sleep.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xscugic.h"
 
#define GPIO_DEVICE_ID		XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_ID		XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID
#define AXI_GPIO_DEVICE_ID	XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID
 
//AXI GPIO 中断号 121
#define AXI_GPIO_INTERRUPT_ID	XPAR_FABRIC_AXI_GPIO_0_IP2INTC_IRPT_INTR
//AXI GPIO 通道
#define GPIO_CHANNEL1		1
 
#define MIO7_LED			7
#define MIO36_KEY			36
 
static void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr, XGpio *AXI_Gpio,
				u16 AXI_GpioIntrId);
static void IntrHandler();
 
XGpioPs Gpio; /* The driver instance for GPIO Device. */
XScuGic Intc; /* The Instance of the Interrupt Controller Driver */
XGpio AXI_Gpio; /* The Instance of the GPIO Driver */
 
static XGpioPs_Config *ConfigPtr;
static XScuGic_Config *IntcConfig; /* Instance of the interrupt controller */
 
int main() {
 
	u32 keyval;
 
	printf("AXI GPIO INTERRUPT TEST!\n\r");
 
	//由 ID 查找 PS 端器件，并初始化
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr);
	//PS 端  GPIO 方向设置, 0 - Input, 1 - Output
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO7_LED, 1);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO36_KEY, 0);
	//PS 端设置输出使能，0 - Disable, 1 - Enable
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, MIO7_LED, 1);
 
	//由 ID 查找 PL 端器件，并初始化
	XGpio_Initialize(&AXI_Gpio, AXI_GPIO_DEVICE_ID);
	//PL 端 GPIO 方向设置, 0 - Output, 1 - Input
	XGpio_SetDataDirection(&AXI_Gpio, GPIO_CHANNEL1, 0x00000001);
 
	//设置中断系统
	SetupInterruptSystem(&Intc, &AXI_Gpio, AXI_GPIO_INTERRUPT_ID);
 
	while(1){
		keyval = XGpioPs_ReadPin(&Gpio, MIO36_KEY);
		XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO7_LED, ~keyval);
	}
 
	return 0;
}
 
static void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr, XGpio *AXI_Gpio,
				u16 AXI_GpioIntrId)
{
	//根据GIC器件ID，查找器件的配置信息，并初始化
	IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);
	XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig, IntcConfig->CpuBaseAddress);
 
	//初始化ARM处理器异常句柄
	Xil_ExceptionInit();
	//注册IRQ异常处理程序
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,
				(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,
				GicInstancePtr);
	//使能处理器中断
	Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ);
 
	//关联中断处理函数
	XScuGic_Connect(GicInstancePtr, AXI_GpioIntrId,
				(Xil_ExceptionHandler)IntrHandler,
				(void *)AXI_Gpio);
	//使能GIC器件中断
	XScuGic_Enable(GicInstancePtr, AXI_GpioIntrId);
 
	//0xA0:中断源的优先级, 0x01：中断类型为高电平有效，电平敏感类型
	XScuGic_SetPriorityTriggerType(GicInstancePtr, AXI_GpioIntrId, 0xA0, 0x01);
 
	//全局中断使能
	XGpio_InterruptGlobalEnable(AXI_Gpio);
	//通道中的信号对应的中断使能
	XGpio_InterruptEnable(AXI_Gpio, 0x00000001);
}
 
void IntrHandler() {
	if (XGpio_DiscreteRead(&AXI_Gpio, GPIO_CHANNEL1) == 0x00000000){
		printf("AXI interrupt detected!\n\r");
	}
	XGpio_InterruptClear(&AXI_Gpio, 0x00000001);
}

2.3 关键代码解析

为了直观地理解代码的结构和功能，参照图片进行理解：

• 步骤划分和流程图：图片将代码分为几个关键步骤，并以流程图形式展示每个步骤的调用顺序和逻辑关系，帮助读者更好地理解代码的整体流程和各个部分之间的关系。
• 关键代码高亮：图片中标注了关键代码行，例如初始化、GPIO方向设置和中断处理，帮助读者快速定位和理解代码中的重要部分。
• 代码与注释结合：图片将代码与相应的注释结合展示，详细解释了每一行代码的作用和意义，帮助读者更深入地理解代码的实现细节。

3. 总结

在本文中，我们探讨了Zynq平台上中断的概念和分类，包括软件中断、私有外设中断和共享外设中断。我们还介绍了中断控制器（GIC）的作用，它是中断管理的核心。通过一个实际的示例，我们展示了如何在处理系统（PS）和可编程逻辑（PL）之间使用通用输入输出（GPIO）来处理中断。示例代码包括初始化GPIO设备、设置中断系统和定义中断处理函数。