LPC2292偽中斷處理方案

發表時間:2020-10-04 10:24:56 人氣:1116

引言

工業以太網具有比現場總線更好的性能,正處于不斷發展完善當中,因此研制基于工業以太網的設備具有很好的市場前景。本文設計的嵌入式控制器采用了基于ARM7TDMIS的微控制器LPC2292[12]??刂破鞯牡讓优c現場總線CAN相連,向上與Ethernet/IP工業以太網相連。為提高可靠性,應用了冗余控制技術,備有一個一模一樣的冗余控制器。通過LVDS接口,控制器與冗余控制器相連,并相互在線監測。同時,本文采用了嵌入式實時操作系統μC/OS-II[3]。

嵌入式控制器采用高性能的32位單片機LPC2292。但是LPC2292在正常工作中存在產生偽中斷的可能性。如果不進行正確處理的話,可能產生嚴重的后果。本文對此進行了全面的分析,針對不同的情況,靈活地進行了處理;最后徹底解決了偽中斷問題,消除了嵌入式控制器中的隱患。

本文用到的LPC2292的資源有看門狗、定時器TIMIER0、UART0、UART1、CAN1,通過外部總線與以太網控制器芯片RTL8019AS相連。把CAN1的接收數據Rx設為快中斷,它是唯一的快中斷。UART1與LVDS芯片相連,UART0通過RS232轉換芯片與外部設備進行通信。

1 偽中斷產生的原因

由于異步中斷處理,偽中斷可能出現在基于ARM7TDMIS 的微控制器LPC2292中。如果不進行正確處理,有可能引起嚴重的后果。中斷處理的異步特性來源于內核和向量中斷控制器(VIC)的相互作用。如果在內核中檢測到中斷和內核真正開始處理中斷的過程中VIC 的狀態發生改變,則產生中斷的異步特性[4]。

應用中可能經過以下步驟:

① VIC 判斷是否有IRQ 中斷。若有,則向內核發送IRQ 信號。

② 內核保存IRQ 狀態。

③ 執行流水線的多個周期的處理。

④ 內核從VIC 中裝入IRQ 地址。

如果在執行到步驟③時向量中斷控制器的狀態有所改變,那么就要發生偽中斷。所以,在以下兩種情況下會發生偽中斷。

◆ 在步驟③時執行了關中斷指令。

◆ 向向量中斷控制器發送IRQ信號的中斷的中斷標志丟失。當UART0/UART1的RDA/CTI中斷允許時就可能發生這種情況[5]。

進入偽中斷時,VIC 不能清楚地識別產生中斷請求的中斷,最后只能返回到VicDefVectAddr (0xFFFFF034)默認中斷進行處理。因此,如果不正確處理偽中斷,就可能導致嚴重的后果。

2 偽中斷的處理

本控制器中,可能出現偽中斷的地方是:關中斷、喂看門狗、UART0通信和UART1通信。本文的設計思路是:盡量避免產生偽中斷;實在避不開的話,則寫好相應的處理程序。

2.1 關中斷指令的處理

μC/OS-II中的關中斷指令OS_ENTER_CRITICAL()不采用直接關中斷,而是先進入管理模式中,設置好寄存器SPSR,退出時關掉IRQ中斷。這樣就消除了由關中斷而引起偽中斷的可能性。

2.2 看門狗的處理

喂看門狗時必須先關閉IRQ和FIQ,否則可能發生意外的復位,導致控制器不能工作。在周期性的時鐘節拍中斷程序中第一件事就是喂看門狗。如果在進入時鐘節拍中斷時IRQ已關閉,就可避免偽中斷的出現。當然,在喂狗指令前必須先關閉FIQ,喂狗指令后再打開FIQ。關閉FIQ是不會引起偽中斷的[1]。

2.3 UART0和UART1的處理

在UART0中(UART1同理),當UART0 Rx FIFO到達寄存器U0FCR7∶6 所定義的觸發點(比如接收4個字符)時,發生RDA 中斷。當UART0 Rx FIFO 的深度低于觸發點時,RDA 中斷標志被清除。

當UART0 Rx FIFO 包含至少1 個字符,且在接收3.5~4.5 字符的時間內沒有發生UART0 Rx FIFO 動作時,產生CTI中斷。當UART0 Rx FIFO 的任何動作(讀或寫UART0 RSR)都將清除CTI中斷標志。

CTI偽中斷是這樣發生的:比如UART0 Rx FIFO已接收2字符,且超過了3.5~4.5 字符的時間,發生CTI中斷;但是這時又有字符進來,于是CTI中斷標志被清除。向量中斷控制器無法識別是誰產生了中斷,偽中斷就發生了。

RDA偽中斷是這樣發生的:以接收4字符發生RDA中斷為例,比如UART0 Rx FIFO已接收3字符,且超過了3.5~4.5 字符的時間,發生CTI中斷。在系統正確處理CTI中斷時,恰好有一個字符進來,使得UART0 Rx FIFO中的字符數正好為4,于是發生RDA中斷。但是由于先處理CTI中斷,CTI中斷程序先讀取了其中的字符,使UART0 Rx FIFO內的字符數小于4,因此RDA中斷標志就被清除了。等到系統處理RDA中斷時,偽中斷就發生了。

可以看出,CTI中斷的存在是產生UART0和UART1偽中斷的罪魁禍首。UART1與LVDS接口相連,用于控制器和冗余控制器的在線互相監測。采用每次只發一個字符的方法,使得CTI中斷不可能發生,這樣就徹底消除了UART1產生偽中斷的可能性。

本控制器只在UART0中斷中存在產生偽中斷的可能性。發生偽中斷時,系統會把默認中斷地址寄存器VICDefVectAddr中的地址拷貝到向量地址寄存器VICVectAddr中,系統執行該地址處的程序。所以,要編寫相應的處理偽中斷程序,把其首地址放入VICDefVectAddr中。在處理偽中斷的程序中,要盡快讀出UART0 Rx FIFO中的字符,以免丟失[5]。

此文關鍵字: 單片機

工廠展示

工廠展示 工廠展示

聯系我們

成都子程電子設備有限公司

聯系人:文先生

手機:13183865499

QQ:1977780637

地址:成都市金牛區星輝西路2號附1號(臺誼民生大廈)403號