ZYNQ——GPIO之中断控制_zynq gpio中断

中断分类：（主要是硬件中断）可以进一步被分类为以下几种类型：

        1.可屏蔽中断（Maskable Interrupts ， IRQ) ——可通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。触发可 屏蔽中断的事件源不是每次都是重要的。程序设计人员需要决定该事件是否应该导致程序跳到所需处理的 地方去。使用可屏蔽中断的设备包括定时器、比较器和 ADC 。

        2.不可屏蔽中断（Non-Maskable Interrupts ， NMI) ——无法通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。 这些是不可忽视的中断。NMI 的事件包括上电、外部重启（用实际的按钮）和严重的设备失效。

        3.处理器间中断（Inter-Processor Interrupts ， IPI) ——在多处理器系统中，一个处理器可能需要中断另一 个处理器的操作。在这种情况下，就会产生一个 IPI ，以便于处理器间通信或同步。

相关寄存器：下面我们对中断相关的寄存器作简单介绍，如下图所示：

中断触发可以是正沿、负沿、任一沿、低电平或高电平。使用INT_TYPE、INT_POLARITY和INT_ANY寄存器对触发灵敏度进行编程。

INT_POLARITY：该寄存器控制中断是低电平有效还是高电平有效（或下降沿敏感或上升沿敏感）。

INT_TYPE：该寄存器控制中断是边沿敏感还是电平敏感。

INT_ANY：只针对边沿触发，如果为1，则上升沿和下降沿都作为中断触发类型。

INT_STAT： 如果写1可以清除中断，如果读该寄存器则获取中断的状态。

INT_MASK： 只读寄存器，读取该寄存器可以获取哪些寄存器中断被打开，哪些被屏蔽如果某位为1，则代表中断被打开。

INT_DIS：向该寄存器的任何位写入 1 都会屏蔽该中断信号。从该寄存器读取会返回不可预测的值。

INT_EN：向该寄存器的任何位写入 1，可以启用/解除中断信号的掩码。从该寄存器读取将返回一个不 可预测的值。

        如上图所示，我们可以看到有一个与门，与门的两个输入分别是INT STATE输出的信号和INT DIS输出的信号。这就意味着当某个引脚检测到中断，并且中断没有被屏蔽，相与的结果输出到GIC（PS的中断控制器），也就是输出一个中断请求信号到中断控制器，GPIO中断ID为52。

硬件环境配置

        中断控制我们采用PS端的按键，控制核心板上PS的LED，也就是MIO来控制中断。如果要用PL端的按键来控制也是一样的，在硬件平台配置EMIO接口即可。因此硬件平台的搭建只需要把DDR、时钟、MIO和UART配置好即可，UART用来打印信息，也可以方便我们进行调试。

具体配置过程见CSDN

vitis配置及编程

        我们在硬件平台配置好之后，把生成的比特流一起导出，在vitis里面创建工程，然后开始编程，在这里我们先给出最终的程序，然后再进行一个详细的说明，程序部分如下：

#include "stdio.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"
#include "xscugic.h"
#define MIO0_LED    0
#define MIO12_KEY 11 //KEY 连接到 MIO11
#define GPIO_INTERRUPT_ID	XPAR_XGPIOPS_0_INTR//GPIO中断号是52  //PS端GPIO中断ID
#define INTC_DEVICE_ID		XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID//通用中断控制器ID
#define GPIO_DEVICE_ID		XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID//PS端GPIO器件ID
XGpioPs_Config *ConfigPtr;//定义ConfigPtr为结构体指针类型 （指针理解为地址）
XGpioPs Gpio;//定义GPIO驱动实例
XScuGic Intc;//中断驱动实例
XScuGic_Config *IntcConfig; /* Instance of the interrupt controller */
void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr, XGpioPs *Gpio,u16 GpioIntrId);
//void IntrHandler(void *CallBackRef, u32 Bank, u32 Status);
void IntrHandler();
u32 key_press = 0;
int main(){
	u32 led_value = 0;
	printf("GPIO interrupt TEST\n");
	//根据器件的ID查找器件的配置信息
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	//初始化GPIO的驱动
	XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,
					ConfigPtr->BaseAddr);//&是取地址  ->表示结构体的第一个元素
	//把GPIO的方向设置为输出(0输入/1输出)
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO0_LED, 1);//(地址  引脚  方向)
	//XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO7_LED, 1);//(地址  引脚  方向)
	//XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO8_LED, 1);//(地址  引脚  方向)
	//设置输出使能（0关闭  1打开）
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, MIO0_LED, 1);
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO0_LED, 1);
 
 
	SetupInterruptSystem(&Intc, &Gpio, GPIO_INTERRUPT_ID);
	//点亮
	while(1){
 
		if(key_press){
			led_value=~led_value;
			key_press=0;
			//中断处理之后，要清除中断状态，，UG585里面一个图的D触发器（state）
			XGpioPs_IntrClearPin(&Gpio, MIO12_KEY);
		XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO0_LED, led_value);//将led_value的值写入led
		//延时消抖
		usleep(500000);//延时200ms再打开中断使能信号
		XGpioPs_IntrEnablePin(&Gpio, MIO12_KEY);//打开MIO引脚中断使能信号
		}
	}
	return 0;
}
 
 
void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr, XGpioPs *Gpio,u16 GpioIntrId)
{
	int Status;
	IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);//查找器件配置信息，并初始化
	XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig,IntcConfig->CpuBaseAddress);
	Xil_ExceptionInit();//初始化arm异常句柄
	 //来给IRQ异常注册处理程序
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,
				(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,
				GicInstancePtr);
	/*使能处理器中断*/
	Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ);//只要用到中断，就是需要这3个exception函数
	 //关联中断处理函数     处理中断，结束之后再回到原过程             把GPIO的中断处理函数IntrHandler，关联到中断控制器
	XScuGic_Connect(GicInstancePtr, GpioIntrId,
					(Xil_ExceptionHandler)IntrHandler,
					(void *)Gpio);
	/* 为GPIO器件使能中断 */
	XScuGic_Enable(GicInstancePtr, GpioIntrId);
	/*设置MIO引脚为下降沿触发类型 */
	XGpioPs_SetIntrTypePin(Gpio, MIO12_KEY, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING	 /**< Interrupt Falling edge */);
	/* Set the handler for gpio interrupts. */
	//XGpioPs_SetCallbackHandler(Gpio, (void *)Gpio, IntrHandler);
 
 
	/* Enable the GPIO interrupts of Bank 0. */
	//XGpioPs_IntrEnable(Gpio, GPIO_BANK, (1 << Input_Pin));//整个BANK设置使能
	XGpioPs_IntrEnablePin(Gpio, MIO12_KEY);//打开MIO引脚中断使能信号（不取地址的原因是因为最外面的函数定义本身就是指针）
}
//自己写一个中断服务函数IntrHandler
void IntrHandler(){
	printf("interrupt detected!\n\r");
	key_press = 1;
	XGpioPs_IntrDisablePin(&Gpio, MIO12_KEY);
}

参数介绍：GPIO_INTERRUPT_ID，GPIO的中断号是52，具体可以参考UG585里面的文档说明，如下：

        INTC_DEVICE_ID，它是通用中断控制器ID，表示的是0.

        GPIO_DEVICE_ID因为我们只用了一个按键来控制中断，所以它表示的是0，如果有两个中断，那ID应该就是0和1了，这个ID的目的就是分辨，中断是从GPIO的哪个管脚产生的。

程序设计步骤：

        1.由于我们是用的MIO来控制中断的产生，需要根据器件的ID查找期间的配置信息，并初始化GPIO的驱动，最后通过读写寄存器来配置GPIO的方向，输出使能等。

        2.调用并修改SetupInterruptSystem函数，主要实现的功能有，首先查找器件配置信息并初始化（这里是对GIC而言的），其次就是三板斧（初始化ARM异常句柄，给IRQ异常注册处理程序，使能处理器中断）和关联中断处理函数，只要用到中断，三板斧必须加上，也就是三个有Exception的函数。最后，给GPIO器件设置中断、设置MIO引脚的触发类型（我给的程序里是下降沿触发）、打开MIO引脚中断使能信号。      补充一点，就是设置MIO引脚的触发类型和中断使能信号，这两个都可以对单独的引脚进行操作，也可以对整个BANK进行操作，用的函数不一样，程序里面被注释掉的两个函数就是对BANK进行操作的。

        3.自定义一个中断服务函数，连接到关联中断处理函数（XScuGic_Connect）里面。

        4.通过自定义的中断服务函数输出的信号，来实现自己想要的功能，需要注意的一点是，中断处理之后，我们需要给对应寄存器写1清除中断的状态，并通过控制中断使能和关闭来进行下一次的中断操作。

上板验证，按下按键，LED的状态发生改变，符合预期。