Xilinx zynq嵌入式vitis使用之中断设计
Xilinx vitis中断设计，简单的MIO控制LED中断亮灭，基本的函数方法学习，方便后期复习
Xilinx zynq嵌入式设计，vitis使用之中断设计。例程来源——正点原子zynq7020。
内容：PS 端的用户按键 PS_KEY1 通过中断控制核心板上 LED2 的亮灭
#include <xparameters.h>
#include <xgpiops.h>
#include <xscugic.h>
#include <xil_exception.h>
#include <xplatform_info.h>
#include <xil_printf.h>
#include <sleep.h>
#define GPIO_DEVICE_ID XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_ID XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID
#define GPIO_INTERRUPT_ID XPAR_XGPIOPS_0_INTR
#define KEY 11
#define LED 0
static void intr_handler(void *callback_ref);
int setup_interrupt_system(XScuGic *gic_ins_ptr, XGpioPs *gpio, u16 GpioIntrId);
XGpioPs gpio;
XScuGic intc;
u32 key_press;
u32 key_val;
int main(void){
int status;
XGpioPs_Config *ConfigPtr;
xil_printf("Gpio interrupt test \r\n");
ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
if (ConfigPtr == NULL){
return XST_FAILURE;
}
XGpioPs_CfgInitialize(&gpio, ConfigPtr, ConfigPtr -> BaseAddr);
XGpioPs_SetDirectionPin(&gpio, KEY, 0);
XGpioPs_SetDirectionPin(&gpio, LED, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&gpio, LED, 1);
XGpioPs_WritePin(&gpio, LED, 0x0);
status = setup_interrupt_system(&intc, &gpio, GPIO_INTERRUPT_ID);
if (status != XST_SUCCESS){
xil_printf("Setup interrupt system failed\r\n");
return XST_FAILURE;
}
while (1) {
if(key_press){
usleep(20000);
if (XGpioPs_ReadPin(&gpio, KEY) == 0) {
key_val = ~key_val;
XGpioPs_WritePin(&gpio, LED, key_val);
}
key_press = FALSE;
XGpioPs_IntrClearPin(&gpio, KEY);
XGpioPs_IntrEnablePin(&gpio, KEY);
}
}
return XST_SUCCESS;
}
static void intr_handler(void *callback_ref){
XGpioPs *gpio = (XGpioPs *) callback_ref;
if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(gpio, KEY)){
key_press = TRUE;
XGpioPs_IntrDisablePin(gpio, KEY);
}
}
int setup_interrupt_system(XScuGic *gic_ins_ptr, XGpioPs *gpio, u16 GpioIntrId)
{
int status;
XScuGic_Config *IntcConfig;
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;
}
Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT, (Xil_ExceptionHandler) XScuGic_InterruptHandler, gic_ins_ptr);
Xil_ExceptionEnable();
status = XScuGic_Connect(gic_ins_ptr, GpioIntrId, (Xil_ExceptionHandler) intr_handler, (void *) gpio);
if (status != XST_SUCCESS) {
return status;
}
XScuGic_Enable(gic_ins_ptr, GpioIntrId);
XGpioPs_SetIntrTypePin(gpio, KEY, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
XGpioPs_IntrEnablePin(gpio, KEY);
return XST_SUCCESS;
}
为了方便之后学习，现在将学习过程总结一下。
首先，在vitis原生编辑界面进行编程体验非常不友好，需要alt+？才能启用提示，考虑使用visual studio进行编程。参考博客ZYNQ 笔记（一）：开发流程，这篇博客最后使用vscode进行编程，因为没有我这边没有配置成功所以转而使用vs。
基本步骤一样，
右键使用vs打开vitis文件夹，进入之后无需过多配置，系统自动识别编译环境，并将Xilinx库导入，因此可直接进行代码编写而不会报错。编写完成保存在vitis里再次打开项目进行编译即可。
main代码分析
#define GPIO_DEVICE_ID XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_ID XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID
#define GPIO_INTERRUPT_ID XPAR_XGPIOPS_0_INTR
以上代码段定义系统参量，方便后续修改。
#define KEY 11
#define LED 0
以上代码块定义链接的MIO引脚。
XGpioPs gpio;
XScuGic intc;
u32 key_press;
u32 key_val;
以上代码定义了几个类型，这几个类型并不是c标准库中的，而是属于Xilinx官方定义的标准库，其中u32或u16可以在xil_types.h库中找到，XGpioPs可以在xgpiops.h库中找到，用于控制gpio，XScuGic可以在xscugic.h库中找到，用于进行中断设计。
下面分析main函数体。定义int类型status用来保存信息识别状态，之后是XGpioPs_Config *ConfigPtr;XGpioPs_Config属于xgpiops.h库中定义的结构体，结构属于c/c++概念，用于存储一些相关的数据项。这里用于存储设备信息。
typedef struct {
u16 DeviceId; /**< Unique ID of device */
u32 BaseAddr; /**< Register base address */
} XGpioPs_Config;
*ConfigPtr用来指向设备信息位置。
xil_printf("Gpio interrupt test \r\n");
上面的代码用来打印输出，其中xil_printf隶属于xil_printf.h库，同样是Xilinx官方定义库。在Xilinx编程中同样可以采用printf函数输出，但由于在FPGA中几乎不会涉及浮点数处理，因此用printf函数处理输出时会将额外的处理过程导入内存，挤占内存资源。xil_printf剔除了浮点数的操作，精简了代码，节约了内存。
ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
以上XGpioPs_LookupConfig用来查询设备配置，索引来源是设备ID，返回值是XGpioPs_Config指针。如果没有找到则返回NULL。
XGpioPs_CfgInitialize(&gpio, ConfigPtr, ConfigPtr -> BaseAddr);
以上XGpioPs_CfgInitialize用来初始化设备。其定义如下：
s32 XGpioPs_CfgInitialize(XGpioPs *InstancePtr, const XGpioPs_Config *ConfigPtr, u32 EffectiveAddr)
其中XGpioPs用来指向被初始化的设备，本例中使用&gpio用于指向设备（gpio），InstancePtr 是指向XGpioPs实例的指针，本例中就是上面刚刚返回的ConfigPtr，EffectiveAddr指向设备在虚拟内存中的基地址（base address in the virtual memory address space），本例中通过访问XGpioPs_Config结构体中的BaseAddr成员来获得地址。
以上代码便完成了对设备状态的基本配置。
XGpioPs_SetDirectionPin(&gpio, KEY, 0);
XGpioPs_SetDirectionPin(&gpio, LED, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&gpio, LED, 1);
XGpioPs_WritePin(&gpio, LED, 0x0);
以上代码用以设置管脚方向和使能。XGpioPs_SetDirectionPin的定义为：
void XGpioPs_SetDirectionPin(const XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u32 Direction)
*InstancePtr 是指向XGpioPs实例的指针，在这里是&gpio，用于指向当前设备；u32类型的Pin用来指示要写入数据的引脚号，在Zynq中有效值为0-117，本例中使用先前定义的KEY，指代11号管脚；Direction 是要为指定引脚设置的方向。有效值为0表示输入方向，1表示输出方向，我的理解是这里KEY被用作外界的输入，LED作为程序的输出。XGpioPs_SetOutputEnablePin需要紧接着使用，这是XGpioPs_SetDirectionPin的“配套服务”。它的定义为：
void XGpioPs_SetOutputEnablePin(const XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u32 OpEnable)
定义前两项和XGpioPs_SetDirectionPin一致；OpEnable 指定是否应启用指定引脚的输出使能，有效值为0表示禁用输出使能，1表示启用输出使能。这里只对LED进行了设置，因为我们只需对LED进行控制，而不需要对KEY进行控制（或者说KEY是我们需要人为去控制的，而不是通过程序操控，因此在这里无需在该程序块中对KEY进行设置），设置为1即表示Enabling Output Enable（输出使能开启），通俗的解释就是“我们现在可以对它进行操作了”。GpioPs_WritePin用以写入数据，其定义为：
void XGpioPs_WritePin(const XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u32 Data)
Data 是要写入到指定引脚的数据（0或1），本例中是对LED写入0x0，即最开始时LED灯是灭的。
下面，开始对中断进行设置：
status = setup_interrupt_system(&intc, &gpio, GPIO_INTERRUPT_ID);
if (status != XST_SUCCESS){
xil_printf("Setup interrupt system failed\r\n");
return XST_FAILURE;
}
setup_interrupt_system是自定义的中断函数，参考了官方示例中的配置方法，在本例中其定义为：int setup_interrupt_system(XScuGic *gic_ins_ptr, XGpioPs *gpio, u16 GpioIntrId)
官方函数只是与其名称不同：int GpioIntrExample(XScuGic *Intc, XGpioPs *Gpio, u16 DeviceId, u16 GpioIntrId)
其中，XScuGic *Intc指向配置中断的驱动指针，本例中是&intc，接下来两个参数和上面的函数用法基本一致；GpioIntrId是xparameters.h中的XPAR_<GIC>_<GPIO_Instance>_VEC_ID值，本例中并未用到。我们先把设置的中断函数理清楚：
中断函数分析
int setup_interrupt_system(XScuGic *gic_ins_ptr, XGpioPs *gpio, u16 GpioIntrId)
{
int status;
XScuGic_Config *IntcConfig;
//识别中断状态
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;
}
//配置异常
Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT, (Xil_ExceptionHandler) XScuGic_InterruptHandler, gic_ins_ptr);
Xil_ExceptionEnable();
status = XScuGic_Connect(gic_ins_ptr, GpioIntrId, (Xil_ExceptionHandler) intr_handler, (void *) gpio);
if (status != XST_SUCCESS) {
return status;
}
//配置中断
XScuGic_Enable(gic_ins_ptr, GpioIntrId);
XGpioPs_SetIntrTypePin(gpio, KEY, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
XGpioPs_IntrEnablePin(gpio, KEY);
return XST_SUCCESS;
}
在setup_interrupt_system函数中，同样需要首先识别设备并存储设备信息，这里用到XGpioPs_Config *ConfigPtr;，和上面main函数里的XGpioPs_Config *ConfigPtr;用法是很像的，区别在于这里是在中断库xscugic.h中进行调用。之后XScuGic_LookupConfig与XScuGic_CfgInitialize的配置更是神似，我们只需照着前面main函数的设置复制就好。接着我们再看一下Xil_ExceptionRegisterHandler和Xil_ExceptionEnable，这是Xilinx公司专门设计的用于异常处理的函数，Xil_ExceptionRegisterHandler的定义为：
void Xil_ExceptionRegisterHandler(u32 Exception_id, Xil_ExceptionHandler Handler, void *Data)
其中exception_id包含异常源的ID，应在0到XIL_EXCEPTION_ID_LAST的范围内；Handler是该异常的处理程序；Data是对将传递给处理程序的数据的引用。Xil_ExceptionEnable()是异常使能函数，启用IRQ异常，没有参数和返回值。
对于本例而言，这两个函数放在这里就表示，首先将中断异常信息进行“注册”，看是哪种异常，找到对应处理措施，之后开启这种措施来进行应对。另外，在通常的设置中，XIL_EXCEPTION_ID_INT, (Xil_ExceptionHandler) XScuGic_InterruptHandler总是不变的，因此可以直接照搬。
下面，就是将中断异常源和中断异常处理程序联系起来，当中断发生时会调用设置的中断处理程序：
status = XScuGic_Connect(gic_ins_ptr, GpioIntrId, (Xil_ExceptionHandler) intr_handler, (void *) gpio);
if (status != XST_SUCCESS) {
return status;
}
XScuGic_Connect函数的定义为：
s32 XScuGic_Connect(XScuGic *InstancePtr, u32 Int_Id, Xil_InterruptHandler Handler, void *CallBackRef)
InstancePtr是指向XScuGic实例的指针，本例中是gic_ins_ptr，即我们希望定义的中断识别的设备状态。Int_Id包含中断源的ID，应在0到XSCUGIC_MAX_NUM_INTR_INPUTS - 1的范围内；Handler是该中断的处理程序；CallBackRef是回调引用，通常是连接驱动程序的实例指针。
XScuGic_Enable(gic_ins_ptr, GpioIntrId);
上面的代表示为指定的中断提供中断源。
XGpioPs_SetIntrTypePin(gpio, KEY, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
上面表示设置单个GPIO引脚的IRQ类型，在本例中就表示我们对KEY设置的中断识别类型是怎样的，而从该函数的原始定义可以看到，#define XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 0x01U /**< Interrupt Falling edge */
即我们对KEY识别下降沿中断。
XGpioPs_IntrEnablePin(gpio, KEY);
上面的代码启动中断。
我们可以将这个中断配置总结为：
识别设备中断状态→注册并使能异常处理手段信息→配置中断并使能
继续回到主程序
下面这段代码
while (1) {
if(key_press){
usleep(20000);
if (XGpioPs_ReadPin(&gpio, KEY) == 0) {
key_val = ~key_val;
XGpioPs_WritePin(&gpio, LED, key_val);
}
key_press = FALSE;
XGpioPs_IntrClearPin(&gpio, KEY);
XGpioPs_IntrEnablePin(&gpio, KEY);
}
}
return XST_SUCCESS;
就没有什么特别难以理解的地方了，顺便提一下XGpioPs_SetIntrTypePin、XGpioPs_IntrClearPin和XGpioPs_IntrEnablePin，因为长得比较像，我们不如放在一起对比一下
void XGpioPs_SetIntrTypePin(const XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u8 IrqType) //设置单个GPIO引脚的IRQ类型
void XGpioPs_IntrClearPin(const XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin) //清除指定的待处理中断
void XGpioPs_IntrEnablePin(const XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin) //启用指定引脚中断
基本上感觉就是一套设计的基本组件，都得包含。
用户层中断回调
static void intr_handler(void *callback_ref){
XGpioPs *gpio = (XGpioPs *) callback_ref;
if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(gpio, KEY)){
key_press = TRUE;
XGpioPs_IntrDisablePin(gpio, KEY);
}
}
至于上面这段代码，用来检查是否所有的开关都已被按下以停止中断处理并退出示例。
作为中断处理的入门阶段，目前对于很多代码还有不太了解的地方，仍然需要不停的学习和总结。
希望未来再回头看这些笔记，那时的自己已经入门了吧。
技术共进，成长同行——讯飞AI开发者社区
更多推荐
2
0- 0
已为社区贡献1条内容
所有评论(0)