AURIX™ TC3xx 中断服务(Interrupt Router)的简介

前言

AURIX™ 微控制器将三种强大的技术集成在一个硅芯片上，为嵌入式应用实现了新的功率、速度和经济性水平。AURIX™ 微控制器旨在满足最苛刻的嵌入式控制系统应用需求，在这些应用中，价格/性能、实时响应能力、计算能力、数据带宽和功耗等相互竞争的因素是关键的设计要素。

TriCore™ 架构手册描述了 Infineon Technologies TriCore 微控制器架构的核心架构和指令集。TriCore 是一种统一的 32 位微控制器-DSP 单核架构，针对实时嵌入式系统进行了优化。
TriCore 架构具有以下特点：

• 高性能和低功耗：TriCore 架构具有高效的指令集和流水线设计，可以实现高性能和低功耗。

• 实时响应能力：TriCore 架构具有多个实时特性，如多个优先级级别、硬体计时器和事件管理器，可以满足实时嵌入式系统的严格要求。

• 安全性：TriCore 架构具有多种安全特性，如记忆体保护和片上加密引擎，可以保护系统免受攻击。

TriCore 微控制器广泛应用于汽车、工业和消费电子领域，如汽车发动机控制、安全系统、工业自动化控制和智能家居设备等。


AURIX™ TC3xx为TriCore™ 162 generation, 最多有6个300Mhz CPUs

 
资料來源：Product Brochure AURIX™ 32-bit microcontrollers for automotive and industrial applications

依不同的需求，AURIX™ TC3xx 有着先进的封装技术提供最佳的价格/性能比，客户可以在同一引脚兼容封装中选择不同的包装。

资料來源:Product Brochure AURIX™ 32-bit microcontrollers for automotive and industrial applications


中断管理模块(Interrupt Router (IR))

在真实的应用中，存在大量的中断事件。例如ADC采样，通讯模组(CAN, UART, SPI, I2C....)等等，这些事件的处理都会中断服务者停止运行程序，进而执行中断优先权高的程序。完成后回到中断处，继续运行主程序。而AURIX™ TC3xx提供了最多六个CPUs核心，这些事件中都需要使用者来分配相对应的事件给各个CPUs执行，以减轻单一CPU的负担。本文章主要介绍AURIX™的系统中断和事件处理，主要包含外部中断、内部中断和软件中断。中断服务包含CPU与DMA。

Feature List

• 支持多达 1024 个服务请求的中断系统

• 每个 ICU / 服务提供者支持多达 255 个服务请求优先级级别

• 支持多达 8 个 ICU / 服务提供者

• 为每个已实现的 CPU / DMA 模块（服务提供者）提供一个专用的 ICU

• 低延迟仲裁 - 从收到服务请求到将其发送到服务提供者需要 3/4 个时钟周期

• 每个外围设备中断都有一个专用的服务请求节点 (SRN)

• 每个 SRN 都有一个可编程的 8 位优先级向量

• 每个 SRN 都可以映射到一个已实现的 ICU / 服务提供者

• SRN 在配置的服务提供者确认中断时由硬件自动清除

• 支持完整性的中断系统

• 每个 CPU 有 8 个通用服务请求 (GPSR)，可用作软件中断（未分配给外围设备或外部中断）

• 服务请求广播寄存器 (SRB) 可同时向多个服务提供者发送通用服务请求（软件中断）

• 优先级相关的中断请求屏蔽（对于 CPU，相关控制寄存器包含在 CPU 中）

• 具有滤波模式和触发模式的外部中断（例如，下降沿、上升沿、高电平或低电平）。模式可以在运行时配置

• CPU 唤醒支持（向 CPUx 发送服务请求会发信号给 SCU，在 CPUx 处于 IDLE 状态时唤醒 CPUx）

Overview

中断请求可以由 CPU 或 DMA 模块来处理。中断请求被称为“Service Requests“，而不是“Interrupt Requests“，因为它们可以由任何一个Service Provider来处理。中断系统在中断路由器模块(Interrupt Router)中实现，该模块包括服务请求节点 (SRN)、中断控制单元 (ICU) 和用于软件开发支持的其他功能。

如下图所示，每个可以生成服务请求的模块都连接到中央中断路由器模块(Interrupt Router)中的一个或多个服务请求节点 (SRN)。中断路由器模块(Interrupt Router)还包括几个用于软件 (SW) 触发服务请求的通用服务请求节点 (SRN)。每个 SRN 都包含一个服务请求控制寄存器 (SRC)，用于配置服务请求，例如优先级、映射到可用Service Provider之一。

资料來源:AURIX™ TC3xx User Manual Part-1

 

每个Service Request 必须配置为由其中之一Service Provider来服务

每个 SRN 都连接到中断路由器模块(Interrupt Router)中的所有 ICU，其中 SRN 控制寄存器设置定义了目标Service Provider和服务请求的优先级。每个 ICU 处理来自映射到 ICU 的 SRN 的竞争服务请求之间的中断仲裁。每个 ICU 都连接到一个Service Provider（CPU 或 DMA 模块），其中 ICU 在仲裁回合中提供有效的获胜Service Request/SRN，Service Provider反过来向 ICU 发信号表示何时以及正在处理哪个服务请求。

为每个服务请求分配优先级

每个服务请求必须分配一个从 0 到 255 的服务请求优先级号 (SRPN)：

• 取决于所选的服务提供者 (TOS)，SRPN 表示以下内容：

  • CPUx：相关服务请求的中断优先级（SRPN 0 为不触发）

  • DMA：要触发的 DMA 通道的编号。

仲裁

对于每个 ISPx，IR (Interrupt Router)在映射到该 ISPx 的挂起服务请求组中进行仲裁。仲裁回合的获胜者是具有最高优先级（SRPN 号码）的挂起 SR。

仲裁是中断系统中的一个重要过程，用于确定应由哪个服务提供者处理服务请求。在仲裁过程中，中断路由器模块 (IR) 会检查映射到每个服务提供者 (ISPx) 的挂起服务请求组。IR 会选择具有最高优先级（SRPN 号码）的挂起服务请求，并将其发送到该 ISPx。

仲裁过程可以确保最紧急的服务请求得到优先处理。例如，如果一个外部设备需要立即传输重要数据，则 IR 会确保该设备的服务请求得到优先处理。

仲裁过程通常在一个硬件模块中实现，该模块能够快速高效地进行仲裁。这确保了中断系统能够快速响应服务请求。

以下是一个仲裁过程的示例：

1. 一个外部设备向中断路由器模块 (IR) 发送服务请求。

2. IR 检查映射到该设备的服务提供者 (ISPx) 的挂起服务请求组。

3. IR 选择具有最高优先级（SRPN 号码）的挂起服务请求。

4. IR 将所选服务请求发送到 ISPx。

5. ISPx 处理服务请求。

结论

中断系统是嵌入式系统中的重要组成部分，用于接收、管理和处理来自外围设备和其他模块的服务请求。Interrupt Roter是Aurix中断系统的核心。每个外围设备中断都有专门的服务请求节点 (SRN)，服务提供者和服务请求优先级号配置，中断溢出，软件中断设置/清除。每个服务提供者都有专门的中断控制单元 (ICU)对映射到不同 ISP 的待处理服务请求进行并行和独立的仲裁。

• 支持优先级仲裁，以确保最紧急的服务请求得到优先处理。

• 支持多种Service Provider，包括 CPU 和 DMA 模块。

• 支持多种Service Request，包括中断请求和软件(SW)触发的服务请求。

提供使用者灵活的应用，以及可靠性的事件处理，采用硬件加速可快速响应服务的请求。

References

AURIX™ TC3xx User Manual Part-1
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AURIX_TC3xx_Part1-UserManual-v02_00-EN.pdf?fileId=5546d462712ef9b701717d3605221d96

TriCore TM TC1.6.2 core architecture manual
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AURIX_TC3xx_Architecture_vol1-UserManual-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d46276fb756a01771bc4c2e33bdd

AURIX™视讯课程 第四课：中断系统
https://videos.infineon-autoeco.com/pc/page/detail/1405