ARM Cortex-A7中断系统详解与GICV2架构介绍

本文档深入探讨了ARM裸机中的中断系统，特别是针对Cortex-A7处理器的中断控制机制。Cortex-A7中断系统由ARM公司提供的Generic Interrupt Controller (GIC)来管理，GIC在Cortex-A/R系列中扮演核心角色，而在Cortex-A内核如I.MX6U中，GIC版本升级至V2，支持多达8个核心。 中断在ARM架构中非常重要，主要分为复位中断（Reset）和IRQ（Interrupt Request）两种。其中，VFIQ和VIRQ是虚拟化的中断类型，而本文重点在于IRQ，即外部中断，GIC向ARM内核报告的就是这个信号。中断ID是中断处理的核心标识符，每个CPU支持1020个ID，被划分为三个区域：SGI（Secure Global Interrupt，安全全局中断，ID0-15），PPI（Private Peripheral Interrupt，私有外设中断，ID16-31），以及SPI（Secure Peripheral Interrupt，安全外设中断，ID32-1019），用于区分不同类型的中断。 中断的处理涉及到GIC的逻辑分块，包括Distributor（分发器）和CPU Interface（CPU接口）。Distributor负责接收中断请求并将它们路由到相应的CPU，CPU Interface则处理中断并向CPU核心报告。在这个过程中，Cortex-A7使用的CP15协处理器起到了关键作用，它提供了一套寄存器（共16个32位）进行中断控制和系统管理操作的读写，通过MRC（Move to Register）和MCR（Move from Register）指令与CP15进行通信。 中断系统的设计还包括对中断优先级的处理，以及中断向量表的管理，这是决定中断响应顺序的重要部分。通过理解中断系统的工作原理，开发人员能够有效地设计和优化嵌入式系统中的中断处理，提高系统的响应速度和效率。 本文档为学习者揭示了ARM Cortex-A7中断系统的关键组成部分，包括GIC控制器、中断ID的分配、中断分发流程以及CP15协处理器在中断管理中的作用，对于深入理解ARM裸机编程和中断处理具有重要意义。