ARM架构在嵌入式系统和移动设备中广泛应用，中断编程是其核心技能之一。本文将深入探讨ARM中断编程的关键知识点，以帮助读者理解和掌握这一领域。
1. **中断概述**
中断是处理器响应外部事件的一种机制，允许系统在执行正常程序流的同时处理突发事件。在ARM体系结构中，中断分为两种类型：快速中断（Fast Interrupts，FIQ）和普通中断（Normal Interrupts，IRQ）。中断处理通常包括中断请求、中断响应、保存现场、中断服务和恢复现场等步骤。
2. **中断向量表**
ARM处理器的中断向量表存储了所有中断和异常的入口地址，它通常位于内存的固定位置。当发生中断时，处理器会跳转到对应的向量地址开始执行中断处理程序。
3. **中断优先级**
在ARM中，FIQ通常用于高速数据传输或需要快速响应的场合，具有较高的优先级；IRQ则用于一般的中断处理。处理器可以配置中断优先级，确保关键中断优先得到处理。
4. **中断控制器**
多数ARM系统包含中断控制器，如ARM的GIC（Generic Interrupt Controller），用于管理中断源、分配中断优先级、使能/禁用中断以及进行中断分发。
5. **中断处理过程**
- **中断请求**：当外部设备触发中断时，中断控制器将中断信号发送给CPU。
- **中断响应**：CPU检测到中断后，暂停当前任务，保存程序状态（如寄存器值和程序计数器）到栈中。
- **中断服务**：处理器跳转到中断服务例程，执行相应的处理代码。
- **中断退出**：处理完成后，恢复现场，清除中断标志，然后从中断发生时的位置继续执行原程序。
6. **中断处理中的寄存器**
ARM处理器有多种寄存器用于中断处理，如R14（LR）保存返回地址，R13（SP）作为堆栈指针，R12通常在中断处理中用作工作寄存器。中断处理时，需要特别注意保存和恢复这些寄存器的状态。
7. **中断禁止和使能**
在中断处理过程中，为了防止新中断打断当前处理，可以临时禁止中断。通过设置处理器状态寄存器中的相应位来控制中断使能和禁止。
8. **中断嵌套**
ARM支持中断嵌套，即一个中断处理过程中可以被更高优先级的中断打断。中断嵌套的管理需要合理安排中断优先级，并确保正确恢复现场。
9. **中断异常处理**
ARM处理器定义了多种异常，如数据访问异常、预取指令异常等，它们也可以看作是特定类型的中断。异常处理与中断处理类似，但可能涉及到额外的异常处理流程。
10. **实践应用**
实际的中断编程中，开发者需要编写中断服务函数，对中断源进行响应，例如处理GPIO事件、定时器中断、UART通信等。在编写中断服务函数时，需要注意代码的简洁性和实时性，避免长时间运行导致其他中断无法及时响应。
理解并掌握ARM中断编程，对于设计高效、可靠的嵌入式系统至关重要。通过学习和实践，开发者能够熟练运用中断机制，实现各种实时性和性能要求高的应用场景。
