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          基于ARM7軟中斷程序的設計

          作者: 時間:2016-08-17 來源:網(wǎng)絡 收藏

            1 存儲器部分原理

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201608/295630.htm

            筆者在設計一項目時采用LPC2458。此CPU為內(nèi)核,帶512K字節(jié)的片內(nèi)FLASH,98k字節(jié)的片內(nèi)RAM,支持片外LOCAL BUS總線,可從片外NOR FLASH啟動CPU。由于代碼量較大,程序放在片外的NOR FLASH中。且存在片外NOR FLASH在運行程序時,需對片外的NOR FLASH擦寫的需求。圖1為存儲部分框圖。

            

           

            圖1 存儲部分原理框圖

            在設計中,片外NOR FLASH的大小為16M字節(jié)。其中2M規(guī)劃為存放運行程序,剩余的空間用于產(chǎn)品運行日志,告警燈存儲空間。因此存在著在程序運行時對片外NOR FLASH擦寫的需求。如果程序正在正常運行的片外FLASH中去擦寫FLASH,會存在總線沖突的問題,無法實現(xiàn)此功能。我們采用內(nèi)核的SWI功能來實現(xiàn)。

            2 ARM原理(SWI)

            (SWI)目前沒有找到任何官方的正式定義。筆者嘗試與硬中斷對比定義如下:

            1. 軟中斷發(fā)生的時間是由程序控制的,而硬中斷發(fā)生的時間是隨機的。

            2. 軟中斷是由程序調(diào)用發(fā)生的,而硬中斷是由外設引發(fā)的。

            3. 硬中斷處理程序要確保它能快速完成它的任務,這樣程序執(zhí)行時才不會等待較長的時間。

            在C程序中調(diào)用軟件中斷需要用到編譯器的擴展功能,使用關(guān)鍵字“_SWI”來聲明中斷函數(shù)。注意軟中斷號碼同時在函數(shù)定義時指定。

            _swi(0x24) void my_swi(void);

            這樣當調(diào)用函數(shù)my_swi的時候,就會用“SWI 0X24”來代替普通的函數(shù)調(diào)用“BL my_swi”。

            可以發(fā)現(xiàn)軟件中斷同樣存在著中斷分支的問題,即需要根據(jù)中斷號碼來決定調(diào)用不同的處理程序。軟中斷號碼只存在于SWI指令碼當中,因此需要在中斷處理程序中讀取觸發(fā)中斷的指令代碼,然后提取中斷號信息,再進行進一步處理。下面是軟中斷指令的編碼格式:

            ARM狀態(tài)下的SWI指令編碼格式,32位長度,其中24位是中斷編號。

            Thumb狀態(tài)下的SWI指令編碼格式,16位長度,其中低8位是中斷編號。

            為了在中斷處理程序里面得到SWI指令的地址,可以利用LR寄存器。每當響應一次SWI的時候,處理器都會自動保存并調(diào)整LR寄存器,使里面的內(nèi)容指向SWI下一條指令的地址,所以把LR里面的地址內(nèi)容上溯一條指令就是所需的間隔不一樣,如果進入SWI執(zhí)行前是在ARM狀態(tài)下,需要通過LR-4來獲得SWI指令地址,如果是在Thumb狀態(tài)下進入,則只有LR-2就可以了。

            下面是一段提取SWI中斷號碼的例程:

            MRS R0,SPSR;檢查進入SWI響應前的狀態(tài)

            TST R0,#T_bit;

            LDRNEH R0,[LR, #-2];是Thumb,讀回SWI指令碼

            BICNE R0, R0, #0xff00;提取低8位

            LDREQ R0, [LR, #-4];是ARM,讀回SWI指令碼

            BICEQ R0, #ff000000;提取低24位;

            寄存器R0中的內(nèi)容是正確的軟中斷編號了。

            3 FLASH的CFI接口簡介

            在編程時,軟件由于需要支持多個廠家不同型號的FLASH,因此在對FLASH擦寫操作時,我們采用CFI接口。

            CFI(Common Flash Interface)是JEDEC制定的一個接口,用來幫助程序讀取FLASH的制造商ID和設備ID,確定FLASH的大小,獲得FLASH的各個物理特性,比如BLOCK的擦除時間等等。主要的功能是使得軟件和硬件升級更加方便,不同廠家之間的硬件兼容性更好,可以實現(xiàn)底層硬件的互換。項目使用的FLASH命令定義列表如表1所示。

            

           

            表1 NOR FLASH命令定義列表

            4 實現(xiàn)方案

            4.1 SWI實現(xiàn)接口程序

            如圖1所示,LPC2458內(nèi)部的FLASH存放boot程序,外部的FLASH存放應用程序。在需要擦寫外部FLASH時,由應用程序產(chǎn)生一個軟中斷,使程序跳到內(nèi)部FLASH中運行。CPU不再從片外FLASH中取指令,因此可擦寫片外FLASH。當軟中斷程序運行完畢后,程序又跳回片外FLASH中。

            由于SWI軟中斷中傳送參數(shù)比較麻煩,我們的SWI軟中斷程序僅返回處理函數(shù)的地址,獲得地址后,重定義為函數(shù)地址指針的方法簡化處理,使程序的可讀性和維護性增強。

            我們以FLASH的寫函數(shù)舉例說明采用SWI方式的流程。

            //定義函數(shù)指針類型

            typedef unsigned long (*FuncWR_t)(unsigned long, void *, unsigned long);

            //定義寫FLASH函數(shù),調(diào)用軟中斷

            unsigned long Write_Flash(unsigned long StartAddr, unsigned short* DataPtr, unsigned long Count)

            {

            Extern unsigned long __swi(3) Get_Write_Addr(void);

            FuncWR_t Func; //定義一個函數(shù)指針

            Func = (FuncWR_t)Get_Write_Addr();

            return Func(StartAddr, DataPtr, Count);

            }

            unsigned long __swi(3)Get_Write_Addr(void);

            unsigned long __swi_3(void) //Get Write Flash Function Address

            {

            return (unsigned long)NorFlash_Write;

            }

            NorFlash_Write函數(shù)接口定義如下:

            unsigned long NorFlash_Write(unsigned long StartAddr, unsigned short * DataPtr, unsigned long Count);

            4.2 CFI接口實現(xiàn)

            對于FLASH中采用CFI接口的編程實現(xiàn),在網(wǎng)上有很多的源碼可以參考,本文不再對此詳述。以寫FLASH為例,函數(shù)如下:

            unsigned long NorFlash_Write(unsigned long StartAddr, unsigned short * DataPtr, unsigned long Count)

            {

            ……..

            ……..

            WRITE_CMD(0X5555,0XAAAA);

            WRITE_CMD(0X2AAA,0X5555);

            WRITE_CMD(0X5555,0XA0A0);

            ……..

            ……..

            }

            5 總結(jié)

            本文以內(nèi)核的LPC2458 MCU,采用軟中斷的方法實現(xiàn)片外FLASH在運行程序時,同時實現(xiàn)對此FLASH的寫操作例程。詳細描述了ARM7內(nèi)核的MCU軟中斷程序的設計方法。希望能對使用ARM7內(nèi)核、Cortex-M3/M4內(nèi)核的MCU,實現(xiàn)軟中斷程序起到一個參考的作用。



          關(guān)鍵詞: ARM7 軟中斷

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