淺談嵌入式系統(tǒng)在中斷控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
出處:chehg 發(fā)布于:2011-09-02 12:51:59
中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。 中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的重要組成部分。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了計(jì)算機(jī)效率。中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的重要組成部分。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了計(jì)算機(jī)效率。不同的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)和軟件指令是不完全相同的,因此,中斷系統(tǒng)也是不相同的。計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)能夠加強(qiáng)CPU對(duì)多任務(wù)事件的處理能力。中斷機(jī)制是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施之一,它在系統(tǒng)中起著通信網(wǎng)絡(luò)作用,以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對(duì)各種外部事件的響應(yīng)和處理。
中斷是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的一大特點(diǎn),在嵌入式系統(tǒng)尤為明顯,中斷函數(shù)在驅(qū)動(dòng)程序中的作用非常重要,相當(dāng)于各種函數(shù)的調(diào)度中心。在我們的驅(qū)動(dòng)程序中數(shù)據(jù)包被接收,數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢,buffer分配完成以及其他異常情況都會(huì)觸發(fā)中斷而調(diào)用中斷函數(shù)進(jìn)行處理。其他情況觸發(fā)中斷比較容易理解,下面對(duì)buffer分配完成中斷作一些說(shuō)明。
現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)芯片為增加數(shù)據(jù)吞吐量,在芯片內(nèi)部都包含一定數(shù)量的buffer緩存發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包,Buffer (Z緩存) Z-buffering是在為物件進(jìn)行著色時(shí),執(zhí)行"隱藏面消除"工作的一項(xiàng)技術(shù),所以隱藏物件背后的部分就不會(huì)被顯示出來(lái)。在3D環(huán)境中每個(gè)像素中會(huì)利用一組數(shù)據(jù)資料來(lái)定義像素在顯示時(shí)的縱深度(即Z軸座標(biāo)值)。Z Buffer所用的位數(shù)越高,則代表該顯示卡所提供的物件縱深感也越。目前的3D加速卡一般都可支持16位的Z Buffer,新推出的一些的卡已經(jīng)可支持到32位的Z Buffer.對(duì)一個(gè)含有很多物體連接的較復(fù)雜3D模型而言,能擁有較多的位數(shù)來(lái)表現(xiàn)深度感是相當(dāng)重要的事情,3D Studio MAX支持64位的Z-buffer.在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)網(wǎng)絡(luò)芯片往往要先分配適當(dāng)大小的buffer空間,以接收內(nèi)核發(fā)送的數(shù)據(jù),釋放buffer空間,這時(shí)buffer分配命令就可以繼續(xù)執(zhí)行,一旦執(zhí)行成功就觸發(fā)中斷告知系統(tǒng)可以向芯片傳送數(shù)據(jù)了。
這種機(jī)制在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)芯片中非常常見(jiàn),這種機(jī)制的實(shí)現(xiàn)涉及驅(qū)動(dòng)程序的發(fā)送、接收、中斷控制等函數(shù)。在前面已經(jīng)介紹過(guò),中斷程序是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備初始化被登記的,被觸發(fā)調(diào)用后主要完成三項(xiàng)工作,一是保存中斷現(xiàn)場(chǎng)屏蔽網(wǎng)絡(luò)芯片的其他中斷;二是讀取相關(guān)寄存器信息,根據(jù)寄存器狀態(tài)判斷中斷原因并進(jìn)行處理;三是恢復(fù)中斷現(xiàn)場(chǎng)。在我們的DM9000_init()函數(shù)中登記的中斷控制程序?yàn)镈M9000_interrupt(),下面結(jié)合代碼片段簡(jiǎn)述功能實(shí)現(xiàn)。
statIC void DM9000_interrupt(int irq, void * dev_id, struct pt_regs * regs)
{
saved_bank = inw( BANK_SELECT );
DM9000_SELECT_BANK(2);
saved_pointer = inw( PTR_REG );
mask = inb( IM_REG );
outw( 0, INT_REG );
保存中斷現(xiàn)場(chǎng),屏蔽網(wǎng)絡(luò)芯片產(chǎn)生的所有中斷,注意中斷屏蔽采用的是硬件屏蔽方式,即靠芯片本身的寄存器來(lái)屏蔽中斷,而不是靠?jī)?nèi)核函數(shù)disable_irq()來(lái)屏蔽中斷,這種方式執(zhí)行效率要高一些。
do {
status = inb( INT_REG ) & mask;
if (!status )
break;
if (status & IM_RCV_INT) {
DM9000_rcv(dev);
} else if (status & IM_TX_INT ) {
DM9000_tx(dev)
} else if (status & IM_TX_EMPTY_INT ) {
lp->stats.collisions += card_stats & 0xF;
} else if (status & IM_ALLOC_INT ) {
DM9000_hardware_send_packet( dev );
} else if (status & IM_RX_OVRN_INT ) {
lp->stats.rx_errors++;
lp->stats.rx_fifo_errors++;
} else if (status & IM_MDINT ) {
DM9000_phy_interrupt(dev);
}
} while ( timeout -- );
這段代碼是中斷控制的關(guān)鍵,讀取中斷狀態(tài)進(jìn)行比較,針對(duì)6種中斷原因進(jìn)行了相關(guān)處理,這些處理或者調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成,或者僅對(duì)priv結(jié)構(gòu)中的struct enet_statistics操作,作相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
DM9000_SELECT_BANK( 2 );
outw( mask 《 8, INT_REG );
outb( mask, IM_REG );
outw( saved_pointer, PTR_REG );
DM9000_SELECT_BANK( saved_bank );
這段代碼恢復(fù)中斷現(xiàn)場(chǎng)。
對(duì)于中斷程序還有幾點(diǎn)需要注意就是,DM9000采用的是硬屏蔽模式也就是通過(guò)對(duì)寄存器操作,實(shí)現(xiàn)中斷屏蔽功能。中斷狀態(tài)寄存器和中斷屏蔽寄存器共用一個(gè)地址,高位為屏蔽寄存器,低位為狀態(tài)寄存器,狀態(tài)寄存器又名條件碼寄存器,它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部件--運(yùn)算器的一部分,狀態(tài)寄存器用來(lái)存放兩類信息:一類是體現(xiàn)當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)果的各種狀態(tài)信息(條件碼),如有無(wú)進(jìn)位(CY位),有無(wú)溢出(OV位),結(jié)果正負(fù)(SF位),結(jié)果是否為零(ZF位),奇偶標(biāo)志位(P位)等;另一類是存放控制信息(PSW:程序狀態(tài)字寄存器),如允許中斷(IF位),跟蹤標(biāo)志(TF位)等。有些機(jī)器中將PSW稱為標(biāo)志寄存器FR(Flag Register)。狀態(tài)寄存器只讀,所以代碼outw(0,INT_REG)進(jìn)行的字操作(16位)實(shí)際是把屏蔽寄存器全部關(guān)閉,inb(INT_REG)進(jìn)行的字節(jié)操作(8位)讀入的是狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。
基于此,驅(qū)動(dòng)程序在頭文件中不得不定義一系列宏來(lái)完成端口操作。這里使用的Outw和inb就是這樣的宏,由于S3C2440芯片端口和內(nèi)存具有統(tǒng)一的地址空間,所以這些宏進(jìn)行的其實(shí)是地址間的賦值操作。
DM9000_rcv(dev)
DM9000_hardware_send_packet( dev )
DM9000_phy_interrupt(dev)
DM9000_tx(dev)
這四個(gè)函數(shù)分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的中斷處理,個(gè)是收到數(shù)據(jù)包的處理函數(shù)和第二個(gè)是buffer分配成功的處理函數(shù),這兩個(gè)函數(shù)在后面的相關(guān)章節(jié)中還會(huì)詳細(xì)介紹。第三個(gè)DM9000_phy_interrupt(dev)處理物理連接引起的中斷,例如失去載波、連接中斷等。第四個(gè)DM9000_tx(dev)發(fā)送完成中斷的處理程序,這個(gè)函數(shù)本來(lái)重要的功能是釋放已發(fā)送數(shù)據(jù)包占用的buffer,但是由于我們使用了DM9000提供的自動(dòng)釋放功能,所以這個(gè)函數(shù)就只剩處理發(fā)送出現(xiàn)的異常情況(例如多次collision)等的功能了。
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