ZYNQ:GPIO 之 MIO 按键中断实验

news2024/11/26 8:40:15

实验目的

使用底板上的 PS 端的用户按键 PS_KEY1 通过中断控制核心板上 LED2 的亮灭
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简介

Zynq 芯片的 PS 部分是基于使用双核 Cortex-A9 处理器和 GIC pl390 中断控制器的 ARM 架构。中断结
构与 CPU 紧密链接，并接受来自 I/O 外设（IOP）和可编程逻辑（PL）的中断。
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补充

GIC pl390 中断控制器

GIC (Generic Interrupt Controller) 是一种在 ARM 架构中广泛使用的中断控制器，用于管理处理器核心与外部设备之间的中断请求。它支持多种类型的中断，并且能够高效地将中断分配给系统中的一个或多个 CPU 核心。GIC pl390 特别是 ARMv7 架构中使用的一个版本。

GIC pl390 主要特性
多核支持：GIC pl390 设计支持多核系统，允许将中断路由到一个或多个 CPU 核心，以实现负载均衡和提高系统的响应速度。
多种中断类型：
SGI (Software Generated Interrupts)：由软件生成的中断，通常用于多核间的通信。
PPI (Private Peripheral Interrupts)：每个 CPU 核心独有的中断，如定时器中断。
SPI (Shared Peripheral Interrupts)：共享外围设备中断，可以被所有 CPU 核心访问。
优先级处理：GIC 支持不同级别的中断优先级，确保高优先级的中断可以优先得到处理。
中断目标选择：可以为每个中断设置目标 CPU 列表，灵活控制中断的分发。
中断使能/禁用：可以在 GIC 层面单独使能或禁用特定的中断。
中断分组：中断可以被分组，便于管理和配置。
安全扩展：支持 TrustZone 技术，提供安全和非安全状态下的中断处理机制。

硬件设计

直接沿用 gpio_mio工程的

软件设计

main.c 文件



/***************************** Include Files *********************************/

#include "xparameters.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xscugic.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xplatform_info.h"
#include <xil_printf.h>
#include "sleep.h"

/************************** Constant Definitions *****************************/

//以下常量映射到xparameters.h文件
#define GPIO_DEVICE_ID      XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID      //PS端GPIO器件ID
#define INTC_DEVICE_ID      XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID  //通用中断控制器ID
#define GPIO_INTERRUPT_ID   XPAR_XGPIOPS_0_INTR           //PS端GPIO中断ID

//定义使用到的MIO引脚号
#define KEY  11         //KEY 连接到 MIO11
#define LED  0          //LED 连接到 MIO0

/************************** Function Prototypes ******************************/

static void intr_handler(void *callback_ref);
int setup_interrupt_system(XScuGic *gic_ins_ptr, XGpioPs *gpio, u16 GpioIntrId);

/**************************Global Variable Definitions ***********************/

XGpioPs gpio;   //PS端GPIO驱动实例
XScuGic intc;   //通用中断控制器驱动实例
u32 key_press;  //KEY按键按下的标志
u32 key_val;    //用于控制LED的键值

/************************** Function Definitions *****************************/

int main(void)
{
    int status;
    XGpioPs_Config *ConfigPtr;     //PS 端GPIO配置信息

    xil_printf("ljl Gpio interrupt test \r\n");

    //根据器件ID查找配置信息
    ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
    if (ConfigPtr == NULL) {
        return XST_FAILURE;
    }
    //初始化Gpio driver
    XGpioPs_CfgInitialize(&gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr);

    //设置KEY所连接的MIO引脚的方向为输入
    XGpioPs_SetDirectionPin(&gpio, KEY, 0);

    //设置LED所连接的MIO引脚的方向为输出并使能输出
    XGpioPs_SetDirectionPin(&gpio, LED, 1);//方向为输出
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&gpio, LED, 1);//使能输出
    XGpioPs_WritePin(&gpio, LED, 0x0);

    //建立中断,出现错误则打印信息并退出
    status = setup_interrupt_system(&intc, &gpio, GPIO_INTERRUPT_ID);
    if (status != XST_SUCCESS) {
        xil_printf("Setup interrupt system failed\r\n");
        return XST_FAILURE;
    }

    //中断触发时，key_press为TURE，延时一段时间后判断按键是否按下，是则反转LED
    while (1) {
        if (key_press) {
            usleep(20000);//20ms消抖
            if (XGpioPs_ReadPin(&gpio, KEY) == 0) {
                key_val = ~key_val;
                XGpioPs_WritePin(&gpio, LED, key_val);
            }
            key_press = FALSE;
            XGpioPs_IntrClearPin(&gpio, KEY);      //清除按键KEY中断
            XGpioPs_IntrEnablePin(&gpio, KEY);     //使能按键KEY中断
        }
    }
    return XST_SUCCESS;
}

//中断处理函数
//  @param   CallBackRef是指向上层回调引用的指针
static void intr_handler(void *callback_ref)
{
    XGpioPs *gpio = (XGpioPs *) callback_ref;

    //读取KEY按键引脚的中断状态，判断是否发生中断
    if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(gpio, KEY)){
        key_press = TRUE;
        XGpioPs_IntrDisablePin(gpio, KEY);         //屏蔽按键KEY中断
    }
}

//建立中断系统，使能KEY按键的下降沿中断
//  @param   GicInstancePtr是一个指向XScuGic驱动实例的指针
//  @param   gpio是一个指向连接到中断的GPIO组件实例的指针
//  @param   GpioIntrId是Gpio中断ID
//  @return  如果成功返回XST_SUCCESS, 否则返回XST_FAILURE
int setup_interrupt_system(XScuGic *gic_ins_ptr, XGpioPs *gpio, u16 GpioIntrId)
{
    int status;
    XScuGic_Config *IntcConfig;     //中断控制器配置信息

    //查找中断控制器配置信息并初始化中断控制器驱动
    IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);
    if (NULL == IntcConfig) {
        return XST_FAILURE;
    }

    status = XScuGic_CfgInitialize(gic_ins_ptr, IntcConfig,
            IntcConfig->CpuBaseAddress);
    if (status != XST_SUCCESS) {
        return XST_FAILURE;
    }



    //为中断设置中断处理函数
    status = XScuGic_Connect(gic_ins_ptr, GpioIntrId,
            (Xil_ExceptionHandler) intr_handler, (void *) gpio);
    if (status != XST_SUCCESS) {
        return status;
    }

    //使能来自于Gpio器件的中断
    XScuGic_Enable(gic_ins_ptr, GpioIntrId);

    //设置KEY按键的中断类型为下降沿中断
    XGpioPs_SetIntrTypePin(gpio, KEY, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);

    //使能按键KEY中断
    XGpioPs_IntrEnablePin(gpio, KEY);


    //初始化异常
    Xil_ExceptionInit();//这个里面是没有内容的，在这里是保证函数的完整性
    //设置并使能中断异常
    Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,
            (Xil_ExceptionHandler) XScuGic_InterruptHandler, gic_ins_ptr);
    Xil_ExceptionEnable();

    return XST_SUCCESS;
}