正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板学习笔记：ARM Cortex-A7 中断控制器 GIC

这篇笔记继续正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板裸机学习，主题是ARM Cortex-A7 的中断系统。代码来自实际工程 /home/zhao/code/2026/touch_screen。

1. 完成什么实验？

理解 ARM Cortex-A7 中断响应流程，掌握 GIC（Generic Interrupt Controller）的初始化和中断注册方法。后续按键、EPIT、GPT、PWM、触摸屏等都依赖这套中断机制。

2. 什么是中断？

中断是外设或内部事件主动通知 CPU 的一种机制。当事件发生时，CPU 会暂停当前程序，跳转到预先设置好的中断处理函数执行；处理完后再返回原程序。相比轮询，中断能大大提高 CPU 效率。

3. ARM Cortex-A7 中断响应要经过哪几步？

1. 外设产生中断请求，送到 GIC Distributor。
2. Distributor 根据优先级选择一个最高优先级的中断，发给 CPU Interface。
3. CPU Interface 向 CPU 发出 IRQ 信号。
4. CPU 进入 IRQ 异常模式，从 VBAR 指向的向量表找到 IRQ 入口。
5. 汇编入口保存现场，读取中断号，调用 C 层的 system_interrupt_handler(irq)。
6. 根据中断号分发到用户注册的 key_handler、epit1_interrupt_handler 等函数。
7. 处理完后清除中断标志，恢复现场，返回原程序。

4. GIC 是什么？

GIC（Generic Interrupt Controller）是 ARM Cortex-A 系列处理器配套的中断控制器。它分为两部分：Distributor 负责接收和仲裁所有中断源；CPU Interface 负责把选中的中断发送给 CPU，并管理中断的使能、优先级和应答。

5. VBAR 向量表起什么作用？

Cortex-A7 发生异常（复位、未定义指令、IRQ、FIQ 等）时，硬件会从向量表取入口地址。代码中通过 <code>__set_VBAR(0x87800000)</code> 把向量表地址告诉 CPU；而 0x87800000 处正是 start.S 里放好的 IRQ 处理入口。

6. 真实可用的中断初始化代码

下面是工程中验证过的中断相关代码。

#include "interrupt.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "core_ca7.h"

static irq_handler_t interrupt_vector_table[160];

void system_interrupt_init(void)
{
    __set_VBAR(0x87800000);     /* 设置向量表基地址 */
    GIC_Init();                 /* 初始化 GIC */
}

void system_interrupt_register(irq_handler_t handler, int num)
{
    interrupt_vector_table[num] = handler;
}

void system_interrupt_handler(int irq)
{
    if (interrupt_vector_table[irq] != NULL)
    {
        interrupt_vector_table[irq]();
    }
}

.global _start

_start:
    ldr pc, =_reset_handler
    ldr pc, =_undefined_handler
    ldr pc, =_svc_handler
    ldr pc, =_prefetch_handler
    ldr pc, =_data_abort_handler
    ldr pc, =_not_user_handler
    ldr pc, =_irq_handler       /* 中断入口 */
    ldr pc, =_fiq_handler

_irq_handler:
    subs lr, lr, #4
    stmfd sp!, {r0-r12, lr}

    mrc p15, 4, r1, c15, c0, 0
    add r1, r1, #0x2000
    ldr r0, [r1, #0x0C]        /* 读取中断号 */

    stmfd sp!, {r0, r1}

    cps #0x1F
    stmfd sp!, {lr}
    bl system_interrupt_handler /* 调用 C 层分发函数 */
    ldmfd sp!, {lr}

    cps 0x12
    ldmfd sp!, {r0, r1}
    str r0, [r1, #0x10]        /* 写 EOIR，通知 GIC 中断处理完成 */

    ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^   /* 恢复现场并返回 */

7. 关键点说明

• VBAR 必须在 GIC 之前设置：否则 CPU 找不到 IRQ 入口，程序会跑飞。
• 中断号：I.MX6ULL 为每个中断源分配了唯一中断号（如 GPIO1_Combined_16_31_IRQn、EPIT1_IRQn），注册和使能时要一致。
• 使能中断两步走：外设自身使能中断（如 GPIO IMR）+ GIC 使能（GIC_EnableIRQ）。
• 清中断标志：外设状态寄存器要写 1 清除，否则中断会反复触发。
• 现场保护：start.S 中保存了 r0-r12、lr，C 函数里如果用到浮点等还要额外保存。

8. 实验现象

正确初始化中断后，按下 KEY0 会立即进入 key_handler 并翻转 LED；EPIT/GPT 定时器到点会进入对应中断服务函数。如果 VBAR 没设或 GIC 没初始化，中断来了程序会卡死或跑飞。

总结

掌握了中断，就可以用定时器、按键、触摸屏等事件驱动的方式来写程序了。下一篇介绍 EPIT 定时器。