Zynq学习笔记--了解中断配置方式

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

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			36static 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 - OutputXGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO7_LED, 1);XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO36_KEY, 0);//PS 端设置输出使能，0 - Disable, 1 - EnableXGpioPs_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 - InputXGpio_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。