英特尔Altera系列cyclone V HPS GIC

大家好，又到了每日学习的时间了，今天我们来聊一聊英特尔 Altera系列 cyclone V HPS GIC.
一、CYCLONE V GIC配置
Cyclone v使用双核ARM CORTEX A9硬核处理器，MPU系统框图如下：



由上面图可以看出，双核CORTEXA9共同使用一个GIC，pl390。PL390实现了180个中断源，包括了专用的FPGA中断。每个核都有16个一组的软件中断（SGI）及16个一组的私有中断（PPI）。这32个中断占用了GIC的0-31中断号，也称为interrupt ID。但是这32个中断采用了中断与寄存器分区抽像。关于这个中断与寄存器分区，后面讲讲。具体的中断映射，请参照cyclone v HPS手册。

PL390负责收集所有的中断信号，并对这些中断信号进行管理，包括中断行为，中断路由及安全扩展等。具体如下：
l ARM安全扩展，这部分内容需要了解ARM TRUSTZONE技术。
l 使能，关闭及生成外围中断。
l 生成软件中断。
l 中断门限及优先级设置。
l 多处理器环境中的路由。

PL330支持三种中断类型，PPI,SPI,SGI。
l PPI中断为CPU核私有中断，只连接到指定CPU核。
l SPI由PL330路由到相应的CPU核。
l SGI由软件编程PL330直接生成，用与核间通信。

PL390支持两中中断模型:
l 1:N：只让一个CPU核处理中断。软件通过系统编程GIC实现中断路由，让指定CPU核处理该中断。
l N：N：每个处理器都会收到中断，它们独立处理这些中断。这种方式在SGI上使用，用于CPU核间通信。

二、MPU GIC
PL390提供一个AMBA总线接口给SOC系统访问其内部寄存器，可以进行可寻址配置及访问，同时还可以提供最多8个CPU接口，也就是说可以最多为8个CPU提供中断服务。


整个GIC被分成两个部分，distributor（中断分配器）与多个CPU接口。再看下面一张图。


这张图中，红色箭头直接穿过distributor，分配到FIQ与IRQ,这就是bypass模式，也称为旁路模式，这种模式下，所有中断被直接分配到了相应的CPU核。而橙色箭头方向表示GIC提供了一个AXI接口，可以用于访问distributor，对GIC进行配置。蓝色表示软件可以通过CPU接口直接编程GIC，产生中断，该中断具有广播性质。

通用GIC系统框图如下所示：


由上图可以看到GIC明显分成了Distributor与cpu接口两部分。所有的中断都经过Distributor,SGI中断只是能edge触发。

三、GIC编程模型
CPU接口寄存器如下图所示,在CYCLONE V中的偏移地址是0xfffec000。


GICC_CTRL（CPU接口控制寄存器）
Enable= 1来转发中断。


中断优先级屏蔽寄存器（GICC_PMR）

用来设置一个优先级，低于该优先级的中断不会送到CPU。如果设置成0，那就意味着所有中断都屏蔽了，都不会送到ARM核。

GICC_BPR（二进制点寄存器）
优先级值被分成组优先级与子优先级，跟IP地址掩码相似。这样设置后，有相同组优先级的中断被认为有相同的等级。这样就分成两种情况，如果一个中断要抢占一个正在活动的中断，那么该中断必须有一个比活动中断小的优先级。如果没有活动中断情况下，相同组的中断比较子优先级，产生一个。



GICC_IAR（中断确认寄存器）
当接收到中断时，读取该寄存器并读取中断ID及SGI中产生中断的CPUID，通知gic中断处理程序已被确认。

中断结束寄存器（GICC_EOIR）
当中断服务程序（ISR）中的中断处理完成时，记录相应的中断ID，并通知gic已执行eoi处理。写该寄存器通过GIC中断处理完毕。