x86和ARM是兩種不同體系的微處理器，ARM不支持DOS接口函數(shù)，在ARM公司提供的集成開發(fā)環(huán)境ADS1．2的頭文件中沒有DOS．H文件，DO-S．H中定義的所有函數(shù)在ARM的編譯器中都不支持，所以需要重新設(shè)計(jì)兩個(gè)函數(shù)替代上述函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)相同的功能。
1 ARM7處理器簡介
ARM是Advanced RISC Machines的縮寫，ARM公司開發(fā)了很多系列的ARM處理器內(nèi)核，ARM7處理器就是其中的一個(gè)系列，其中包括ARM7TD-MI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T和擴(kuò)充了Jazelle的ARM7EJ-S。該系列處理器提供Thumb 16位壓縮指令集和Embeded-ICE軟件調(diào)試方式，多應(yīng)用于多媒體和嵌入式設(shè)備，包括Internet設(shè)備、移動電話、PDA等。
2 ARM7中斷工作模式
ARM7處理器具有2個(gè)中斷輸入，分別為IRQ中斷和FIQ中斷，如圖1所示。其對應(yīng)的中斷操作模式為向量中斷IRQ模式(用于通用中斷處理)和快速中斷FIQ模式(支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸或通道處理)。
向量中斷請求(IRQ)是一個(gè)由nIRQ輸入端的低電平所產(chǎn)生的正常中斷。IRQ的優(yōu)先級低于FIQ，對于FIQ序列它是被屏蔽的。任何時(shí)候在一個(gè)特權(quán)模式下，都可通過置位當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器(CPSR)中的I位來禁止IRQ。
快速中斷請求(FIQ)支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移或通道處理，在ARM狀態(tài)中，F(xiàn)IQ模式有8個(gè)專用的寄存器可用來滿足寄存器保護(hù)的需要，這是上下文切換的最小開銷。將nFIQ信號拉低可實(shí)現(xiàn)外部產(chǎn)生FIQ。在一個(gè)特權(quán)模式中，可通過置位當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器(CPSR)中的F標(biāo)志來禁止FIQ異常。當(dāng)F標(biāo)志清零時(shí)，ARM7處理器在每條指令結(jié)束時(shí)檢測FIQ同步器輸出端的低電平。
3 ARM7中斷屏蔽程序?qū)崿F(xiàn)
ARM7內(nèi)核包含1個(gè)當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器(CPSR)，該寄存器中包含條件代碼標(biāo)志位、控制中斷的使能和禁止位，以及設(shè)置處理器操作模式位。當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器如圖2所示。
當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器的控制位中包含2個(gè)中斷禁止位——I和F位：當(dāng)I位置位時(shí)，禁止IRQ中斷，清零時(shí)允許IRQ中斷；當(dāng)F位置位時(shí)，禁止FIQ中斷，清零時(shí)允許FIQ中斷。
在ARM7系列的處理器中，只有“MRS”和“MSR”兩條指令可以直接讀取和設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器(CPSR)或保存程序狀態(tài)寄存器SPSR)。在ARM公司提供的C編譯器中并沒用提供特殊的語法格式，用于指定生成這兩條指令，所以如要想將IRQ中斷和FIQ中斷都屏蔽，就必須使用匯編語言來編寫函數(shù)。對于IRQ中斷，ARM還有另外一種管理模式，即通過向量中斷控制器(VIC)負(fù)責(zé)管理芯片的中斷源，如果是只屏蔽或打開向量中斷IRQ，也可以使用C語言來設(shè)計(jì)這兩個(gè)函數(shù)。
3．1 C語言程序?qū)崿F(xiàn)
本例選用的CPtJ是NXP公司的LPC2290，內(nèi)核為ARM7TDMI-S。在其向量中斷控制器VIC中有兩個(gè)寄存器控制向量中斷使能或禁止：中斷使能寄存器(VICIntEnable)和中斷使能清零寄存器(VICIntEnClear)。中斷使能寄存器相應(yīng)位置“1”，則允許相應(yīng)的中斷；置“0”則不允許中斷。
程序如下：
函數(shù)Disable首先將中斷使能寄存器的當(dāng)前值備份到全局變量(IntEnBak)中，然后通過給中斷使能清零寄存器置“1”，來清零中斷使能寄存器，從而屏蔽IRQ中斷。函數(shù)Enable首先將中斷使能寄存器清零，然后將全局變量(IntEnBak)備份的數(shù)據(jù)賦值給中斷使能寄存器，從而恢復(fù)允許中斷。
設(shè)計(jì)軟件需要注意的一點(diǎn)是，中斷使能寄存器雖然是讀／寫寄存器，但只能向其寫入“1”，不能寫“0”，寫“0”無效，只能通過向中斷使能清零寄存器中相應(yīng)的位寫“1”，來清除中斷使能寄存器中相應(yīng)的位。所以寫軟件時(shí)，如想將中斷使能寄存器的第4位清零，應(yīng)注意不能使用下面語句：
VICIntEnable＆=～(1<<0x04)；
該語句的語法沒有錯(cuò)誤，編譯也能通過，本意是將中斷使能寄存器的第4位清零，但實(shí)際上此功能是無法完成的，語句執(zhí)行后中斷使能寄存器的值沒有任何變化。要實(shí)現(xiàn)上述功能可用下面語句來代替：
VICIntEnClear|=1<<0x04；
中斷使能清零寄存器中為“1”的位清零中斷使能寄存器的相應(yīng)位，為“0”的位則不影響中斷使能寄存器中的相應(yīng)位。
3．2 匯編語言程序?qū)崿F(xiàn)
C語言程序只能實(shí)現(xiàn)對向量中斷IRQ的屏蔽，具有局限性，如想實(shí)現(xiàn)對全部中斷的屏蔽就只能使用匯編語言來實(shí)現(xiàn)。程序如下：
在讀／寫CPSR時(shí)，可以指定傳送的區(qū)域，指定一種或多種(字母必須為小寫)格式：
◆_c為控制域屏蔽字節(jié)(CPSR『7…0』)；
◆_x為擴(kuò)展域屏蔽字節(jié)(CPSR『15…8』)；
◆_s為狀態(tài)域屏蔽字節(jié)(CPSR『23…16』)；
◆_f為標(biāo)志域屏蔽字節(jié)(CPSR『31…24』)。
在Disable()函數(shù)中，通過直接將當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器的I、F置位來屏蔽I、F中斷。ARM7內(nèi)核在響應(yīng)中斷后將置位中斷禁止標(biāo)志，中斷處理結(jié)束后再清零中斷禁止標(biāo)志，這樣可避免出現(xiàn)不受控制的中斷嵌套，即ARM7內(nèi)核本質(zhì)上是不支持同級中斷嵌套的。所以在Enable()函數(shù)中，當(dāng)ARM7內(nèi)核在處于不同的工作模式時(shí)，應(yīng)采取不同的模式來分別處理。用戶或系統(tǒng)模式下，函數(shù)直接清零I、F位，允許向量和快速中斷；向量中斷模式下只清零F位，允許快速中斷；快速中斷模式下處理較為復(fù)雜，首先要判斷在進(jìn)入快速中斷模式之前ARM7內(nèi)核的工作模式，通過讀取存儲程序狀態(tài)寄存器來判斷。若之前處于向量中斷工作模式，則函數(shù)不作任何處理，直接結(jié)束；若不是處于向量中斷工作模式，則只清零I位，允許向量中斷。
結(jié)語
本文介紹一種ARM7內(nèi)核的中斷屏蔽方法，并給出基于該方法的C語言源代碼和匯編語言源代碼。該段代碼已經(jīng)在筆者參與研制的火災(zāi)報(bào)警控制器中得到成功應(yīng)用，可以完全替代x86體系下DOS．H中定義的庫函數(shù)enable()和disable()的功能。