《nios ii中断机制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《nios ii中断机制（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目标：1 需要解析NiosII中断功能的基本特性，中断响应的方式，中断向量（Interrupt Vector）的分配方式。2 如果，我们自行设计一个IP，需要 NiosII能够响应这个IP 所产生的中断请求，那么在IP的rtl设计中有哪些要求，同时NiosII的程序中该如何实现？要求1 必须实现一个样例工程，在SOPC 中集成一个专门用以提中断并让NiosII执行一个响应程序的小IP （该IP的基本结构图所示） ，并完成图右伪码所描述的过程。实现相应的程序，并能够在FPGA上跑通。A v a l o n S l a v e I n t e r f a c eI R Q _ 2 _ n i o
2、sA d d r W / RW d a t a R d a t aC o u n t e rI n t e r r u p t S t a t eR e g i s t e rI n t e r r u p t C l e a rR e g i s t e r/ / I P 进行中断请求I f ( c o u n t e r = = 某 个 时 间 点 )i n t e r r u p t s t a t e = 1 ；/ / N i o s 对中断进行清除I f （ i n t e r r u p t C l e a r = = 1 ） c o u n t e r = 0 ； / / 重新计
3、数i n t e r r u p t s t a t e = 0 ； / / 清中断2 最终必须提交一份文档，详细描述NiosII中断相关功能和工程实现方法，一定要言简意赅，并且尽量做到面面俱到。3 最迟8月1日前完成，越早越好。其他1 SOPC的相关使用方法，以及如何在 SOPC中加入一个自己设计的 IP，请去908室让一位师兄给你们集体培训一下，一个下午足矣。2 NiosII的相关文档请至 altera的网站上寻找，网址如下：http:/ 一些相关的东西，908的郑勇师兄以前了解过，可咨询他。4 FPGA板，用908 里的180，用的时候从 908拿，用完还回去。Nios II 中断处理机
4、制之硬件实现首先介绍下 Nios II CPU 处理中断的 3 个控制寄存器(1).status control Register：它的 bit0 位（PIE）是全局中断允许位，置 1 表示使能；(2).ienable control Register：是中断允许寄存器，其中每一位控制着一个中断源，1 代表允许，0 代表禁止，共 32 位；(3).ipending control Register：每一位对应着一个中断源的中断请求， 1 代表有中断，0 代表没有共 32 位。下图显示了硬件中断的产生一、 中断的产生1 .timer 中断Nios II 自带的 timer 模块，counter
5、从高位计数减到 0，在中断使能的情况下，产生中断请求信号。图 1 timer 寄存器在 SOPC Builder 中例化 32 位 Timer,技术周期 500ms.2.PIO 中断Nios II 自带的 PIO 模块，定义一位 input only port PIO 命名为 KEY。输入为高电平时，在中断使能的情况下，产生中断请求信号。assign irq = (data_in 二、NiosII 的中断处理过程1. 把 status 寄存器内容复制到 estatus 寄存器中，保存当前处理器状态 ； 2. 清除 status 寄存器全局中断允许位 PIE，禁止中断； 3. 将下一条将执行的指
6、令的地址存入 R29，以便中断返回之用； 4. 跳转到中断入口地址，进入系统 ISR； 5. 系统 ISR 保护现场； 6. 系统 ISR 检测 estatus 寄存器的 PIE 位，如为 0 则进入软中断处理程序从11 继续，否则由 7 继续； 7. 系统 ISR 检测 ipending control Register，如果有中断申请，则转到硬中断处理和序，否则进入软中断处理程序； 8. 硬中断处理程序将检测中断申请号，并检索中断向量表，跳转到用户中断处理程序； 9. 用户中断处理程序做出具体的处理，最后返回系统 ISR； 10. 系统 ISR 恢复现场，并返回； 11. 软中断处理程序进
7、行陷井指令、模拟指令判断，并做相应处理，然后返回系统 ISR； 12. 系统 ISR 恢复现场并返回； 注释：中断向量表存储在 Exception memory 下，而中断服务程序存储在 program memory 下。Nios II 中断处理机制之软件部分Nios II 中所有的中断处理都从同一入口进入，然后由软件加以分配。负责分配工作的软件叫系统 ISR，它是由开发系统提供的，自动的连接到可执行程序上。系统 ISR 维护着一个中断向量表，表中的每一项代表着一个专项处理程序的入口。处理程序由用户定义然后注册到中断向量表中的，叫做用户 ISR。系统 ISR 的入口地址是在 SOPC_Buil
8、der 中定义的（Exception Address，可在 sopc builder 中 cpu 配置中修改）。ISR(Interrupt Service Routine)中断服务凼数是为硬件中断服务的子程序。NIOS II 处理器支持 32 个硬件中断，每一个使能了的硬件中断都应该有一个 ISR 与之对应。中断产生时，硬件中断处理器会根据检测到的有效中断级别，调用相应的 ISR 为其进行中断服务。 第一、 注册中断凼数 ISR它的凼数原型如下所示：Int alt_irq_register(alt_u32 id, void* context, void(*handler) (void*,alt
9、_u32); id：中断优先级，即所注册的 ISR 是为哪个中断优先级的中断服务的。中断优先级在 SOPC Builder 中分配的。Context：为所注册癿的 ISR 传递参数，可以是 NULL; Handler，中断服务凼数 ISR 的指针，指向用户 ISR 入口。如果注册成功，函数返回 0,并允许全局中断及被服务中断；不成功返回非 0 值。第二、 编写 ISR 凼数，这个凼数有我们自己来写，而不是 HAL 系统提供的。对 ISR 的凼数原型有特定的要求：void ISR_handler( void* context, alt_u32 id ); context: 传给 ISR 癿形参，
10、可以是 NULL; id: 中断优先级。Nios II 中断处理过程从软件编程上分为 3 个步骤：1.中断的注册；2.中断处理程序；3.中断的执行与清除。下面从实验的 C 程序从软件编程上简要说明 Nios II 中断处理过程。实验一：timer 中断功能：实现开发板上 timer 每隔 500ms 计数到零向 cpu 发中断，执行中断服务程序触发 LED 灯闪烁一次。#include key.h /包含PIO 口结构体指针的头文件，方便对IO口各寄存器赋值#include #include io.h #include system.h /系统配置文件，可以看到各模块以及中断优先级等信息#in
11、clude altera_avalon_pio_regs.h /pio模块寄存器偏移量#include altera_avalon_timer_regs.h /timer模块寄存器偏移量#include alt_types.h#include sys/alt_irq.h /包含中断注册函数等，使用中断功能必须包含此文件 /定时器初始化，包含中断的注册，这样timer发出的中断才能够被系统接收/void init_timer(void)/状态寄存器初始化IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS(TIMER_0_BASE, 0x00);/控制寄存器初始化IOWR_ALTERA
12、_AVALON_TIMER_CONTROL(TIMER_0_BASE, 0x07);/中断的注册，此函数也可以放在main中/alt_irq_register(中断优先级，中断模块基址指针，中断处理程序名 )alt_irq_register(TIMER_0_IRQ, (void *)TIMER_0_BASE, ISR_timer);/中断处理程序，由alt_irq_register 中中断程序名命名 /int flag = 0;void ISR_timer(void *context,alt_u32 id)/unsigned long-alu_u32flag = flag; /实现标志位fla
13、g每次中断翻转一次IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS(TIMER_0_BASE, 0);/中断的清除/主程序，实现 LED灯的闪烁/int main()while(1)if(flag)LED-DATA = 1; elseLED-DATA = 0;return 0;实验二：PIO 中断功能：在开发试验版上实现外部拨动开关 sw0=1 时每间隔一段时间向 cpu 请求中断，执行中断服务程序，触发 LED 灯不断闪烁。用户编写的系统头文件 sopc.h 如下：* sopc.h* Created on: 2011-7-28* Author: Huanglu*/#ifndef
14、 SOPC_H_ #define SOPC_H_ /新建头文件时自动生成#include system.h /系统配置文件，可以看到各模块以及中断优先级等信息#define _LED /增强代码的严谨性和可控制性#define _KEYtypedef structunsigned long int DATA;unsigned long int DIRECTION;unsigned long int INTERRUPT_MASK;unsigned long int EDGE_CAPTURE;PIO_STR;#ifdef _LED /定义 PIO 口结构体#define LED (PIO_STR
15、*)PIO_LED_BASE) /定义了一个宏，命名为 LED，它是指向 PIO_LED_BASE 的结构体指针.#endif#ifdef _KEY#define KEY (PIO_STR *)KEY_BASE) /同 LED#endif#endif /* SOPC_H_ */ /新建头文件时自动生成用户程序通过外部拨动开关来产生中断。当拨动开关 sw0 高电平时时，就会触发中断。在中断函数中，我们对 key_flag 迕行取反。而在主函数中，我们不断地进行查询，当key_flag 为 1 时， LED-DATA 置 1，也就是让外部发光二级管亮；当 key_flag 为 0 时， LED-DATA 置 0，这时，发光二级管不亮。Sw0 一直为高电平时，执行中断服务时关中断，处理完开中断，sw0 又触发中断，如此往复，实现发光二级管不断闪烁。用户源程序
