U-boot中使用通用定时器中断

andy

继LED之后，学习使用A10中断，目的是学习U-boot中如何使用中断。
原文：http://blog.csdn.net/andy_wsj/article/details/8982158

软件环境： 笔记本一台，安装WindowsXP sp3
                XP下软件：Source Insight 3.5；SecureCRT；VMware Workstation7.0                    
                虚拟机中安装ubuntu10.04                    
                ubuntu中软件：Vim；编译工具链 arm-none-eabi- 版本4.7.2
硬件环境： cubieboard，淘宝自带的串口线和电源线                    
                microSD卡一只，读卡器一个
准备工作：U-boot实现SD卡启动，请参考另一篇文章 http://blog.csdn.net/andy_wsj/article/details/8515197                  
               CB的原理图                  
               A10用户手册

一、代码分析进入点，厘清脉络
   从上次打开LED控制就发现了，文件status_led.c文件内的函数status_led_tick将会在定时器中断中被
调用，在工程内搜索status_led_tick，获得4个结果，两个在interrupts.c下。进入查看，阅读上下文，可以
看出，这是在定时器中断中调用，实现定时LED闪烁控制。
    查看文件，希望获得中断处理部分代码。在任何平台下，使用中断之前都要初始化，因此在工程搜索这个文件里面
的函数interrupt_init，获得很多结果。调用的地方暂时不理会，只看定义。A10是ARM平台，理所当然的查看ARM架构lib里面的定义：
Interrupts.c (d:\share\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\lib):int interrupt_init (void)
可以看到，若要使用中断，需要定义预编译宏：
CONFIG_USE_IRQ

在include/configs/sunxi-common.h中定义之，然后编译u-boot，提示两个错误：
CONFIG_STACKSIZE_IRQ 未定义
CONFIG_STACKSIZE_FIQ 未定义
就是中断的栈大小没定义，先在include/configs/sunxi-common.h定义两个，不知到多大合适，暂时定义10K
#define CONFIG_STACKSIZE_IRQ (10 * 1024)
#define CONFIG_STACKSIZE_FIQ (10 * 1024)

再次编译u-boot，再次提示错误，start.S里面的do_irq没定义，打开
\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\cpu\armv7\start.S，搜索do_irq，可以看到：

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

        .align        5
irq:
        get_irq_stack
        irq_save_user_regs
        bl        do_irq
        irq_restore_user_regs

        .align        5
fiq:
        get_fiq_stack
        /* someone ought to write a more effective fiq_save_user_regs */
        irq_save_user_regs
        bl        do_fiq
        irq_restore_user_regs

#else

        .align        5
irq:
        get_bad_stack
        bad_save_user_regs
        bl        do_irq

        .align        5
fiq:
        get_bad_stack
        bad_save_user_regs
        bl        do_fiq

#endif /* CONFIG_USE_IRQ */

很明显，这就是中断处理了。
继续看看标号irq，fiq，在文件start.S开头的地方：
.globl _start
_start: b        reset
        ldr        pc, _undefined_instruction
        ldr        pc, _software_interrupt
        ldr        pc, _prefetch_abort
        ldr        pc, _data_abort
        ldr        pc, _not_used
        ldr        pc, _irq
        ldr        pc, _fiq
#ifdef CONFIG_SPL_BUILD
_undefined_instruction: .word _undefined_instruction
_software_interrupt:        .word _software_interrupt
_prefetch_abort:        .word _prefetch_abort
_data_abort:                .word _data_abort
_not_used:                .word _not_used
_irq:                        .word _irq
_fiq:                        .word _fiq
_pad:                        .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */
#else
_undefined_instruction: .word undefined_instruction
_software_interrupt:        .word software_interrupt
_prefetch_abort:        .word prefetch_abort
_data_abort:                .word data_abort
_not_used:                .word not_used
_irq:                        .word irq
_fiq:                        .word fiq
_pad:                        .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */
#endif        /* CONFIG_SPL_BUILD */
我们已经来到整个u-boot开始的地方，即上电之后一条被执行的指令就是这里
_start: b        reset

接下来几句就是异常处理
        ldr        pc, _undefined_instruction
        ldr        pc, _software_interrupt
        ldr        pc, _prefetch_abort
        ldr        pc, _data_abort
        ldr        pc, _not_used
        ldr        pc, _irq
        ldr        pc, _fiq        
发生什么类型的异常就是跳到对应的位置进行处理，再看看
_irq:                        .word irq
_fiq:                        .word fiq

由此可见，假设发生一个irq，那么首先执行
        ldr        pc, _irq
_irq就是irq
(_irq==irq)->do_irq，就跳到中断处理函数去了，如何实现do_irq呢？在工程内搜索之。
结果不多，逐个查看，发现就是各种实现方式，对于A10，我觉得自己修改一种方式有利于学习，
最后挑了Interrupts.c (d:\share\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\cpu\arm720t):void do_irq (struct pt_regs *pt_regs)
我决定把这一个文件修改成能在当前平台下使用，并将这个文件放在\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\cpu\armv7\sunxi\下，
修改该目录Makefile文件，增加如下几句：
ifdef CONFIG_USE_IRQ
COBJS   += interrupts.o
endif

再增加一个文件Interrupts.h，用来定义A10的中断寄存器地址和中断源，放在\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\include\asm\arch-sunxi目录下。
目的是同过timer0中断控制LED闪烁，其他中断暂时都不会打开，但是会定义，为进一步学习其他模块做准备。

二、了解中断机制，修改代码
准备写代码了，应该看一看A10用户手册，仔细阅读中断和定时器相关的章节
在“intterrupt controller”这一章，所有中断都在这里描述
在“timer controller”这一章，也描述了与定时器相关的寄存器

1、代码编写和修改。
修改\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\cpu\armv7\sunxi\timmer.c里面的timmer_init函数，使之符合中断要求。
增加\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\cpu\armv7\sunxi\interrupts.c，这个是修改过来的。修改Makefile，使之可编译到u-boot。
将status_led_tick增加到timer_isr调用中，若正常，板上的led将闪烁。
增加\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\include\asm\arch-sunxi\interrupts.h,用来定义A10的中断寄存器地址，中断源和中断数据结构。代码：


2、了解调用关系，使编译之后的代码能正常运行
只要timmer0初始化和中断初始化正常，那么就可以产生timer0中断。
那么timer_init被谁调用了呢？工程中搜索timer_init，结果很多，逐个观察，可以肯定初始化在board.c里面，
A10为ARM，所以一定在ARM平台的代码内：
Board.c (d:\share\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\lib):        timer_init,                /* initialize timer */
阅读上下文，可以看到，在函数board_init_f内通过一个转移表init_sequence调用了timer_init。

再来看看，中断初始化在哪调用的，搜索interrupt_init，跟timer_init在同一个文件里
Board.c (d:\share\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\lib):        interrupt_init();
这个interrupt_init就是这篇文章开始收搜索的函数，在文件：Interrupts.c (d:\share\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\lib):int interrupt_init (void)
它调用了arch_interrupt_init函数，不用看，这就在我们自己写的文件\u-boot-sunxi-sunxi\arch\arm\cpu\armv7\sunxi\interrupts.c里面
可以确定调用完整。

三、写到SD卡内，测试之。
中断周期太大，采用24M的外部时钟，而CONFIG_SYS_HZ的值为1000
即中断1000次为1秒钟，每次中断为1ms
因此timer0的重载值为  24M/1000
修改：
#define TIMER_LOAD_VAL     TICKS_PER_HZ
这个宏之后，可以获得正确的CONFIG_SYS_HZ时间值