AIC总结

chenzhufly

当ARM处理器上电或者Reset之后，处理器从0x0取指。因此，必须保证系统上电时，0x0处有指令可以执行。所以，上电的时候，0x0地址处必定是ROM或者Flash（NOR）。
Remap
1.什么是Remap？
   在ROM从0x0用几句指令引导系统之后，把RAM映射到0x0就是Remap。比如AT91RM9200，系统资源：片内128K的rom，片内16K的SRAM。复位后片内的ROM可以通过0x0和0x0010_0000来访问，片内SRAM通过0x0020_0000来访问。系统启动后，通过Remap命令可以把片内SRAM映射到0x0处，即remap后，只能通过0x0010_0000访问片内rom，通过地址0x0和0x0020_0000访问片内SRAM。
  Remap前后，不同之处就是片内RAM的位置变了。
2.Remap的作用，为何要进行remap呢？有什么好处？
  为了加快启动的速度，也方便可以更改异常向量表，加快中断响应速度，往往把异常向量表映射到更快、更宽的RAM中。但是异常向量表的开始地址是由ARM架构决定的，必须位于0x0处，因此，必须把RAM映射到0x0处。
所以9200如果要执行带中断的程序，必须Remap。
3.Remap的实现
   Remap的实现和ARM处理器的实现相关。
   1）如果处理器有专门的寄存器可以完成Remap。那么Remap是通过Remap寄存器的相应bit置1完成的。如Atmel AT91RM9200的MC_RCR寄存器中RCB位，注意该命令位是切换的，如果已经remap了，执行后将取消remap。
   2）如果处理器没有专门的寄存器，但是memory的bank控制寄存器可以用来配置bank的起始地址，那么只要把RAM的起始地址编程为0x0，也可以完成remap。如samsung s3c4510
   3）如果上面两种机制都没有，那么Remap就不要做了。因为处理器实现决定了SDRAM对应的bank地址是不能改变的。如Samsung S3c2410.
   4）如果象2410那样不能Remap的话怎么办？2410不是不能Remap吗？为了加快启动速度，可以这样做：
   A．使用它的NAND boot模式。为什么NAND boot会比较快，那是因为2410里面有块小石头——“SteppingStone”，一块4KB SRAM，它是映射在0x0的。启动程序会自动被copy到这个石头里面。自然异常向量的入口放到这个地方，一样可以达到比NOR boot快的启动、异常响应速度。
   B．如果你对NOR Boot情有独衷，那么你只好把你的异常向量的入口copy到SDRAM里面，实现所谓的High Vector.
Initboot.c
一般在LowlevelInit()部分设置向量表：
// Init Interrupt Controller
AT91F_AIC_Open(
  AT91C_BASE_AIC, // pointer to the AIC registers
  AT91C_AIC_BRANCH_OPCODE, // IRQ exception vector
  AT91F_UndefHandler, // FIQ exception vector
  AT91F_UndefHandler, // AIC default handler
  AT91F_SpuriousHandler, // AIC spurious handler
  0); // Protect mode，当需要单步跟踪AIC寄存器值时，设置为1，即工作在保护模式下
// Perform 8 End Of Interrupt Command to make sure AIC will not Lock out nIRQ
//因为AIC有八级优先级，最多的情况是中断嵌套了8次，所以执行8次中断结束命令
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_AcknowledgeIt(AT91C_BASE_AIC);
AT91F_AIC_SetExceptionVector((unsigned int *)0x0C, AT91F_FetchAbort);
AT91F_AIC_SetExceptionVector((unsigned int *)0x10, AT91F_DataAbort);
AT91F_AIC_SetExceptionVector((unsigned int *)0x4, AT91F_Undef);

程序主体部分：main.c
#include "AT91RM9200.h"
#include "lib_AT91RM9200.h"
#include
extern void AT91F_IRQ0_ASM_HANDLER(void);
char receive[10000];
int i=0;
void AT91F_IRQ0_HANDLER(void)
{
    //串口中断
   int temp;
   temp=AT91C_BASE_US1->US_RHR;
   //receive[i++]=temp;
   while(!(AT91C_BASE_US1->US_CSR&AT91C_US_TXRDY));
   AT91C_BASE_US1->US_THR=temp;
}
void AICUS1Init()
{
  AT91F_AIC_ConfigureIt (
  AT91C_BASE_AIC, // AIC base address
  AT91C_ID_US1, // System peripheral ID
  AT91C_AIC_PRIOR_HIGHEST, // Max priority
  AT91C_AIC_SRCTYPE_INT_EDGE_TRIGGERED,
  AT91F_IRQ0_ASM_HANDLER );
   
// Enable IRQ0 interrupt
AT91F_AIC_EnableIt(AT91C_BASE_AIC, AT91C_ID_US1);
}
void UART1Init()
{
  //Configure PIO controllers to drive US1 signals
AT91F_US1_CfgPIO();
//Enable Peripheral clock in PMC for US1
AT91F_US1_CfgPMC();
//外设时钟在PMC初始化时设为60MHz，现在把串口配置为8数据位，没有校验位，1个停止位，波特率为115200，时间保障为0
AT91F_US_Configure (
  (AT91PS_USART) AT91C_BASE_US1, // US1 base address
  60000000, //60 MHz
  AT91C_US_ASYNC_MODE, // mode Register to be programmed
  115200 , // baudrate to be programmed
  0); // timeguard to be programmed

  *AT91C_US1_IDR=0xf3fff;//屏蔽所有中断
  AT91F_US_EnableTx((AT91PS_USART)AT91C_BASE_US1);
  AT91F_US_EnableRx((AT91PS_USART)AT91C_BASE_US1);
  *AT91C_US1_IER=AT91C_US_RXRDY;//仅允许RXRDY中断，只要串口收到数据，RXRDY置位后，就产生中断，进入中断处理函数
}
int main()
{
   UART1Init(); //串口配置
   AICUS1Init(); //配置中断
}
Asm_isr.s部分：
这部分汇编代码主要是为了能够实现中断嵌套做得一些现场保护，如果整个处理器只有一个中断源使能了，这部分代码可以只保留跳到C的那部分。
;----------------------------------------------------------------------------
AREA itHandler, CODE, READONLY
;----------------------------------------------------------------------------
    INCLUDE AT91RM9200.inc
ARM_MODE_USER EQU 0x10
ARM_MODE_FIQ EQU 0x11
ARM_MODE_IRQ EQU 0x12
ARM_MODE_SVC EQU 0x13
ARM_MODE_ABORT EQU 0x17
ARM_MODE_UNDEF EQU 0x1B
ARM_MODE_SYS EQU 0x1F
I_BIT EQU 0x80
F_BIT EQU 0x40
T_BIT EQU 0x20
;----------------------------------------------------------------------------
;- IRQ Entry
;----------------------------------------------------------------------------
MACRO
IRQ_ENTRY $reg
;- Adjust and save LR_irq in IRQ stack
  sub r14, r14, #4
stmfd {r14}
;- Write in the IVR to support Protect Mode
;- No effect in Normal Mode
;- De-assert the NIRQ and clear the source in Protect Mode
ldr r14, =AT91C_BASE_AIC
str r14, [r14, #AIC_IVR]
;- Save SPSR and r0 in IRQ stack
mrs r14, SPSR
stmfd {r0, r14}
;- Enable Interrupt and Switch in SYS Mode
mrs r0, CPSR
bic r0, r0, #I_BIT
orr r0, r0, #ARM_MODE_SYS
msr CPSR_c, r0
;- Save scratch/used registers and LR in User Stack
IF "$reg" = ""
stmfd { r1-r3, r12, r14}
ELSE
stmfd { r1-r3, $reg, r12, r14}
ENDIF
MEND
;----------------------------------------------------------------------------
;- IRQ Exit
;----------------------------------------------------------------------------
  MACRO
IRQ_EXIT $reg
   
;- Restore scratch/used registers and LR from User Stack
  IF "$reg" = ""
ldmia { r1-r3, r12, r14}
ELSE
ldmia { r1-r3, $reg, r12, r14}
ENDIF
;- Disable Interrupt and switch back in IRQ mode
mrs r0, CPSR
bic r0, r0, #ARM_MODE_SYS
orr r0, r0, #I_BIT:OR:ARM_MODE_IRQ
msr CPSR_c, r0
;- Mark the End of Interrupt on the AIC
ldr r0, =AT91C_BASE_AIC
str r0, [r0, #AIC_EOICR]
;- Restore SPSR_irq and r0 from IRQ stack
ldmia {r0, r14}
msr SPSR_cxsf, r14
;- Restore adjusted LR_irq from IRQ stack directly in the PC
ldmia {pc}^
MEND
;----------------------------------------------------------------------------
; AT91F_IRQ_ASM_HANDLER
; Handler called by the AIC
; Save context
; Call C handler
; Restore context
;----------------------------------------------------------------------------
EXPORT AT91F_IRQ0_ASM_HANDLER
IMPORT AT91F_IRQ0_HANDLER
AT91F_IRQ0_ASM_HANDLER
IRQ_ENTRY
ldr r1, =AT91F_IRQ0_HANDLER
mov r14, pc
bx r1
IRQ_EXIT
END
上面程序把串口和中断配置好后，就可以用axd+jtag+目标板调试了，我的RO=0x20 0000，放在片内sram中运行。
打开PC机调试助手，发送一个字符，9200串口收到调试助手发送的数据后，RXRDY置位，产生中断，在中断处理函数中，把串口中的RHR数据取走，然后再写到THR中，发给PC。这样通过观察调试助手发送的数据和接收到的数据是否一致，就可以判断中断是否正常工作了。
为了理解AIC的工作过程，最好跟踪一下寄存器的值是如何变化的。所以把AIC配置在保护模式下。
0xfffff09C SVR[AT91C_ID_US1]
0xfffff100 IVR
0xfffff108 ISR
0xfffff10c IPR
0xfffff110 IMR
0xfffff114 CISR


图1 目标板启动后跳到mian函数


图2 串口和中断配置完成
观察到中断配置好后，中断服务程序的地址已经写到SVR[US1]中，=0x00200458，观察反汇编代码0x00200458处存放的就是AT91F_IRQ0_ASM_HANDLER。IMR中US1置位，表示US1中断使能。


图3全速运行，在串口助手中发了个数据，且预先在0x18处设了个断点
注意红色部分，观察到，程序在0x18处停下来，说明中断产生后，程序要跳转到0x18处，且处理器进入IRQ模式，IVR把中断源对应的SVR读进去，CISR寄存器对应的nIRQ置位，说明给arm核的nIRQ中断信号线出现，即将进入中断。IPR对应的中断源位置位，表明US1产生的中断挂起了。下一步就是执行该中断源对应的中断处理函数。下一步跳转到IVR内容指定的地址处。

图4a SMR电平域设置为电平敏感


图4b SMR电平域设置为边沿触发
为了能够观察ISR寄存器的内容，必须在保护模式下对IVR执行一个写操作，且在IVR的读与写之间不要设置断点，否则会破坏AIC的状态，观察不到正确的数据（手册上写的）。所以我们在写IVR操作执行后设了一个断点。然后可以看到ISR的内容变成07（这个正是US1的ID，表示US1的中断服务程序正在执行）。IVR又回到了默认值。CISR中nIRQ信号清除。
     注意电平敏感模式和边沿触发模式，有一个差别，就是在边沿触发模式下，IPR中断源自动清除，而电平敏感模式下，并没有自动清除，手册上说如果是电平敏感模式，要在中断处理程序中清除中断源，可是我的中断处理程序中并没有写ICCR寄存器，为何在进入C handler后执行了一条指令后，就自己清除了IPR，跟手册似乎不一样。这一点现在还是有点不明白。


图5 切换处理器模式 进入SYS模式


图6a单步进入c处理函数(电平敏感模式)


图6b 电平敏感模式下的 程序中并没有写ICCR寄存器，进入C handler后执行了一条指令后，自动清除IPR


图7 写EOICR中断结束命名后，ISR清除，表示此次中断完成
调试AIC过程中遇到的问题：
1， 刚开始的时候不知道调试AIC需要在保护模式下，看9200手册的时候对这一块也没有认真的去看。
2， 如果没有配置AIC在保护模式下，当打开AXD的memory观察AIC的各个寄存器内容时，这样会破坏AIC的状态，导致中断服务程序不能正常进行。刚开始不知道这个问题，同样的操作，我的程序一会儿能进中断，一会不能进中断，问师兄，师兄他们也不知道。去找老板，老板还没有等我把话说完，就让我自己先去检查程序，让我好好的把中断过程理解一下。我仔细检查了一下程序，也没有发现什么问题，就是最简单的配置串口和aic，能有什么问题。唉，搞了几天也搞不明为什么程序一会能行，一会又不行了。按说复位arm板子应该就可以了，砸电脑的心都有了。后来在网上无意中看到21ic的阿南版主的一个调试笔记，才发现了问题所在——因为开了memory观察窗口。太感谢阿南版主了，也挺佩服阿南版主的，为什么我就没有注意到这个问题呢？反思……
3， 该程序还有个小问题，就是当在pc调试助手中一次发送很多数据时，比如发200个数据时，就会产生数据丢失的问题。通过问题的排查，终于找到了问题所在，因为我的串口数据是以固定速率发过来的，但是我通过中断接收，然后在中断中发送，因为有while(!(AT91C_BASE_US1->US_CSR&AT91C_US_TXRDY));这样一个等待过程，导致某个RHR的内容还没有取走，下一个数据已经发过来了，覆盖了没有取走的数据，这样就产生数据丢失了。
因为我在中断处理程序中，把发送部分删掉，加上语句receive[i++]=temp;这样把每次中断接收的数据存在一个数组中，通过观察数组的内容，发现跟我发送的内容一致，没有数据丢失，由此判断是因为while的等待造成了数据丢失。


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