ARM(六).TIMER and IRQ（1）
前言
ARM 处理器是英国 Acorn 有限公司设计的低功耗低成本的一款 RISC 微处理器
ARM 全称为 Acorn RISC Machine
因为价格与能耗上的明显优势，在手持设备与嵌入式领域有大规模的应用，可以说目前的绝大部分便携或手持电子消费品都是用的 ARM 芯片
前面一篇简单地对 ARM 裸机开发、平台环境与工具、创建项目、按键中断的控制与基础进行了演示
这里再对定时器与中断进行探究
概要
定时器和中断
要求
- 使用 ARM 板上的定时器结合中断对蜂鸣器进行控制
Timer 电路原理图
timer.jpg
Buzzer 电路原理图
buzzer.png
创建项目
创建项目的总体过程就是
- 新建文件夹
- 创建项目文件
- 项目中添加入源代码
只有以下几个方面需要稍微注意一下
选择三星 S3C2440A芯片
Device 选项卡中确保是正确的设备选型(和头文件相关，寄存器的正确地址决定于此)
S3C2440A.png
设定时钟频率和栈大小
Target 选项卡中确保时钟频率和板载一致
正确设定内存(只读栈和读写栈，也就是代码区与数据区的大小)
memory.png
选择H-JTAG ARM 模式
选择正确的模式
HJTAG_ARM.png
使用外部工具
External_tool.png
代码示例
timer_irq.s
这是主汇编程序,定义了中断向量表,进行了各种初始化
GET s3c2410_SFR.s ;GET伪指令将s3c2410_SFR.s包含到此文件中,s3c2410_SFR.s是寄存器地址的宏定义
GET startup_head.s ;GET伪指令将startup_head.s包含到此文件中,startup_head.s是初始化配置
IMPORT kain ;IMPORT伪指令指示编译器当前的符号不是在本源文件中定义的,而是在其它源文件中定义的,在本源文件中可能引用该符号,Main定义在c源文件中
IMPORT Handle_Timer0 ;Handle_EINT0定义在c源文件中
AREA RESET, CODE, READONLY ;定义一个名为RESET的只读代码段
CODE32 ;CODE32伪指令指示汇编编译器后面的指令为32位的ARM指令
ENTRY ;ENTRY伪指令用于指定程序的入口点,一个程序(可以包含多个源文件)中至少要有一个ENTRY,可以有多个ENTRY，但一个源文件中最多只有一个ENTRY
_Startup ;这只是一个普通标号
EXPORT VectorBase ;EXPORT声明一个符号VectorBase可以被其它文件引用
VectorBase ;向量基址,下面是自定义的向量集
B HandlerReset ;直接跳转到HandlerReset处进行处理
LDR PC, (Vect_Table + 4) ;将(Vect_Table + 4)中的地址加载到PC中,也就是跳转到(Vect_Table + 4)中的地址处进行处理
LDR PC, (Vect_Table + 8) ;SWI,将(Vect_Table + 8)中的地址加载到PC中,也就是跳转到(Vect_Table + 8)中的地址处进行处理
LDR PC, (Vect_Table +12) ;Prefetch Abort,将(Vect_Table + 12)中的地址加载到PC中,也就是跳转到(Vect_Table + 12)中的地址处进行处理
LDR PC, (Vect_Table +16) ;Data Abort,将(Vect_Table + 16)中的地址加载到PC中,也就是跳转到(Vect_Table + 16)中的地址处进行处理
B . ;Not Assigned,什么事也不做,相当于while(1)
LDR PC, (Vect_Table +24) ;IRQ,将(Vect_Table + 24)中的地址加载到PC中,也就是跳转到(Vect_Table + 24)中的地址处进行处理
LDR PC, (Vect_Table +28) ;FIQ,将(Vect_Table + 28)中的地址加载到PC中,也就是跳转到(Vect_Table + 28)中的地址处进行处理
Vect_Table ;中断向量表,DCD用于分配一片连续的字(4个字节)存储单元并用指定的数据初始化(有点像int型数组)
DCD HandlerReset ;相当于(Vect_Table + 0),并且将HandlerReset的值加载到其中
DCD HandlerUndef ;相当于(Vect_Table + 4),并且将HandlerUndef的值加载到其中
DCD HandlerSWI ;相当于(Vect_Table + 8),并且将HandlerSWI的值加载到其中
DCD HandlerPabort ;相当于(Vect_Table + 12),并且将HandlerPabort的值加载到其中
DCD HandlerDabort ;相当于(Vect_Table + 16),并且将HandlerDabort的值加载到其中
DCD . ;相当于(Vect_Table + 20),并且将.的值加载到其中
DCD IRQ_Handler ;相当于(Vect_Table + 24),并且将IRQ_Handler的值加载到其中
DCD HandlerFIQ ;相当于(Vect_Table + 28),并且将HandlerFIQ的值加载到其中
DCD kain ;相当于(Vect_Table + 32),并且将Main的值加载到其中
EXPORT VectorEnd ;EXPORT声明一个符号VectorEnd可以被其它文件引用
VectorEnd
LTORG ;声明文字池保存以上向量表(这条命令的实际效用还是有点不是很清楚)
AREA RESET, CODE, READONLY ;定义一个名为RESET的只读代码段
CODE32
HandlerReset ;定义一个HandlerReset标签(指代了此处的地址)
;/***************************************/
;/* disable interrupt */
;/***************************************/
MRS R0, cpsr ;将状态寄存器cpsr中的值读到R0中
ORR R0, R0, #0xc0 ;将R0与(1100 0000)进行或操作,结果放到R0中,这个过程其实是保持其它位不变，将第6(FIQ)位和7(IRQ)位置1，就是禁止所有中断
MSR cpsr_c, R0 ;将R0重新存回,也就是关闭了所有中断
;/***************************************/
;/* disable watchdog */
;/***************************************/
LDR R0, =WTCON ;看门狗配置寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0x0 ;将0加载到R1中
STR R1, [R0] ;将看门狗配置寄存器中的值置0,也就是关闭看门狗
;/****************************************/
;/* config interrupt */
;/****************************************/
LDR R0, =INTMSK ;中断配置寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0xFFFFFFFF ;将全1加载到R1中
STR R1, [R0] ;将全1加载到中断配置寄存器中，让所有中断屏蔽掉
LDR R0, =INTSUBMSK ;子中断配置寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0x000007FF ;将(0111 1111 1111)加载到R1中
STR R1, [R0] ;将全(0111 1111 1111)加载到子中断配置寄存器中，让所有子中断屏蔽掉
LDR R0, =INTPND ;中断未决寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0xFFFFFFFF ;将全1加载到R1中
STR R1, [R0] ;通过写1的方式来清理中断未决寄存器
LDR R0, =SRCPND ;源未决寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0xFFFFFFFF ;将全1加载到R1中
STR R1, [R0] ;通过写1的方式来清理源未决寄存器
;/****************************************/
;/* config pll */
;/****************************************/
LDR R0, =LOCKTIME ;锁定时间计数寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0x00FFFFFF ;将0x00FFFFFF加载到R1中
STR R1, [R0] ;将R1加载到锁定时间计数寄存器中(U_LTIME 为0x00FF,M_LTIME 为0xFFFF)
LDR R0, =CLKDIVN ;时钟分频控制寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =((M_HDIVN << 1) | M_PDIVN) ;将((M_HDIVN << 1) | M_PDIVN)加载到R1中，M_HDIVN 和 M_PDIVN 定义在另一个头文件中
STR R1, [R0] ;进行配置
;/****************************************/
;/* config mmu */
;/****************************************/
MRC p15, 0, R0, c1, c0, 0
ORR R0, R0, #R1_nF:OR:R1_iA
MCR p15,0,R0,c1,c0,0
MRC p15, 0, R0, c1, c0, 0
BIC R0, R0, #R1_M
MCR p15, 0, R0, c1, c0, 0
MRC p15, 0, R0, c1, c0, 0
ORR R0, R0, #R1_I
MCR p15, 0, R0, c1, c0, 0
MRC p15, 0, R0, c1, c0, 0
ORR R0, R0, #R1_C
MCR p15, 0, R0, c1, c0, 0
;/****************************************/
;/* config pll */
;/****************************************/
LDR R0, =CLKCON ;时钟发生器控制寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0x0007FFF0 ;将0x0007FFF0加载到R1中，相应的位置1，就是设定有效，哪些外设要进行有效处理，得查文档
STR R1, [R0] ;进行设定
LDR R0, =CLKSLOW ;减慢时钟控制寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =0x00000004 ;将0x00000004加载到R1中
STR R1, [R0] ;进行设定
LDR R0, =UPLLCON ;UPLL配置寄存器地址加载到R0中 ,USB的PLL就在此配置
LDR R1, =((U_MDIV << 12) + (U_PDIV << 4) + U_SDIV) ;将((U_MDIV << 12) + (U_PDIV << 4) + U_SDIV)加载到R1中 ;Fin=12MHz, Fout=48MHz
STR R1, [R0] ;进行设定
NOP ;NOP为空操作伪指令，NOP伪指令在汇编时将会被代替成ARM中的空操作，比如 MOV R0,R0
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
LDR R0, =MPLLCON ;MPLL配置寄存器地址加载到R0中
LDR R1, =((M_MDIV << 12) + (M_PDIV << 4) + M_SDIV) ;将((M_MDIV << 12) + (M_PDIV << 4) + M_SDIV)加载到R1中
STR R1, [R0] ;进行设定
NOP
NOP
;/****************************************/
;/* config stack */
;/****************************************/
MSR CPSR_c, #0x0d2 ;将(1101 0010)加载到CPSR_c中(代表禁止所有中断,使用ARM模式,进入中断模式)
LDR SP, =IRQStack_BASE ;IRQStack_BASE在另一个文件中定义,将中断模式中的堆栈指针SP指到IRQStack_BASE处
MSR CPSR_c, #0x05f ;将(0101 1111)加载到CPSR_c中(代表开启IRQ中断禁止FIQ中断,使用ARM模式,进入系统模式)
LDR SP, =UsrStack_BASE ;UsrStack_BASE在另一个文件中定义,将系统模式中的堆栈指针SP指到UsrStack_BASE处
;/***************************************/
;/* enable interrupt */
;/***************************************/
MRS R0, cpsr ;cpsr加载到R0中
BIC R0, R0, #0x80 ;BIC将R0中的第7位置0,(将R0跟(1000 0000)的反码(0111 1111)进行与操作,就是对第7位清零)
MSR cpsr_c, R0 ;将R0结果保存回cpsr_c中
;/****************************************/
;/* go to c main */
;/****************************************/
LDR PC, (Vect_Table + 32) ;这里进行跳转，相当于 goto main(由此可知c语言中的main函数之所以叫main,也是类似这样的地方定义的,如果取别的名字比如xxx,那C的代码就都会从xxx函数开始执行)
NOP
NOP
NOP
NOP
;/****************************************/
;/* Undefined Instruction interrupt entry*/
;/****************************************/
HandlerUndef ;定义一个HandlerUndef,并且啥也不干
B .
;/****************************************/
;/* SWI interrupt entry */
;/****************************************/
HandlerSWI ;定义一个HandlerSWI,并且啥也不干
B .
;/****************************************/
;/* Prefetch Abort interrupt entry */
;/****************************************/
HandlerPabort ;定义一个HandlerPabort,并且啥也不干
B .
;/****************************************/
;/* Data Abort interrupt entry */
;/****************************************/
HandlerDabort ;定义一个HandlerDabort,并且啥也不干
B .
;/****************************************/
;/* FIQ interrupt entry */
;/****************************************/
HandlerFIQ ;定义一个HandlerFIQ,并且啥也不干
B .
;/****************************************/
;/* default irq entry */
;/****************************************/
EXPORT Default_IRQ_ISR ;EXPORT声明一个符号Default_IRQ_ISR可以被其它文件引用
Default_IRQ_ISR ;定义一个Default_IRQ_ISR,并且啥也不干
B .
PRESERVE8 ;保证堆栈8字节对齐
IRQ_Vecotr ;中断向量表
EINT0_Handle B Default_IRQ_ISR ;B Default_IRQ_ISR代表啥都不干(因为上面对Default_IRQ_ISR中的操作定义就是啥都没干)
EINT1_Handle B Default_IRQ_ISR
EINT2_Handle B Default_IRQ_ISR
EINT3_Handle B Default_IRQ_ISR
EINT4_7_Handle B Default_IRQ_ISR
EINT8_23_Handle B Default_IRQ_ISR
CAM_Handle B Default_IRQ_ISR
BATFLT_Handle B Default_IRQ_ISR
TICK_Handle B Default_IRQ_ISR
WDT_AC97_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_TIMER0_Handle B Handle_Timer0 ;收到ISR_TIMER0_Handle中断会跳转到Handle_Timer0进行处理
ISR_TIMER1_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_TIMER2_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_TIMER3_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_TIMER4_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_UART2_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_LCD_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_DMA0_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_DMA1_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_DMA2_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_DMA3_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_SDI_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_SPI0_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_UART1_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_NFCON_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_USBD_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_USBH_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_IIC_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_UART0_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_SPI1_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_RTC_Handle B Default_IRQ_ISR
ISR_ADC_Handle B Default_IRQ_ISR
IRQ_Handler PROC
EXPORT IRQ_Handler [WEAK] ;EXPORT声明一个符号IRQ_Handler可以被其它文件引用，[WEAK] 指定该选项后，如果symbol在所有的源程序中都没有被定义，编译器也不会产生任何错误信息，同时编译器也不会到当前没有被INCLUDE进来的库中去查找该标号
SUB LR, LR, #4 ;LR连接寄存器(Link Register, LR)，在ARM体系结构中LR的特殊用途有两种：一是用来保存子程序返回地址；二是当异常发生时，LR中保存的值等于异常发生时PC的值减4(或者减2),因此在各种异常模式下可以根据LR的值返回到异常发生前的相应位置继续执行
STMFD SP!, {R0-R12,LR} ;保护现场,将{R0-R12,LR}作压栈处理,顺序是寄存器从大到小，SP!意思是每次操作完将SP更新的值还是存回SP
LDR R0, =INTOFFSET ;将中断偏移寄存器的地址存到R0中
LDR R0, [R0] ;将R0中地址(中断偏移寄存器地址)所代表的寄存器的值存到R0中
LDR R1, =IRQ_Vecotr ;将中断向量表的基址存到R1中
ADD R1, R1, R0, LSL #2 ;将R0逻辑左移2位,加上R1,结果放到R1中,其实就是R1=R1+R0*4,为什么要乘4呢,因为向量表是4字节对其的,所以结果就是相应中断跳转的位置
LDR LR, =int_return ;LR中保存int_return作为返回地址
MOV PC, R1 ;将R1的值(中断入口地址)保存到PC中,即相当于直接跳转到中断处,开始执行中断服务程序
int_return ;返回地址
LDMFD SP!,{R0-R12, PC}^ ;进行现场恢复,将之前压栈的环境变量从堆栈中读出,覆盖到当前的寄存器中,在LDM指令的寄存器列表中包含有PC时使用'^',那么除了正常的多寄存器传送外,将SPSR拷贝到CPSR中,这可用于异常处理返回,使用'^'后缀进行数据传送且寄存器列表不包含PC时,加载/存储的是用户模式的寄存器,而不是当前模式的寄存器
ENDP
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