[发明专利]一种适用于RISC-V处理器的中断控制器

说明书

本发明涉及一种适用于RISC‑V处理器的中断控制器。本发明的中断控制器使用AHB‑Lite协议与处理器之间进行通信，能够接收多种形式的中断，利用比较器对有中断请求的中断源进行比较，选出请求响应优先级最大的那个中断源，然后对处理器发出中断通知；中断控制器支持中断嵌套，能根据中断源的嵌套优先级在处理器执行中断的过程中继续向处理器发出中断通知，从而让嵌套优先级更高的任务得到快速的响应；中断控制器有多项可配置的寄存器，方便使用者根据实际需求动态地改变中断控制器的功能。本发明所述的中断控制器适合用来管理RISC‑V处理器的外部中断信号，有较强的灵活性和扩展性。

技术领域

本发明涉及计算机领域，更具体的，涉及一种适用于RISC-V处理器的中断控制器。

背景技术

RISC-V指令集2010年诞生于加州大学伯克利分校，其特点在于开源与免费，任何人都可以使用RISC-V指令集设计自己的芯片而不需要缴纳高额的授权费用。该指令集定义了3种类型的中断：外部中断、定时器中断和软件中断。其中定时器中断和软件中断属于处理器内部中断，中断源是处理器内部的定时器或者某条指令；外部中断一般来自于连接到处理器上的各种外设，比如外部定时器、GPIO、看门狗、串口和SPI等等。

由于处理器仅有一个外部中断输入信号，所以各种外设产生的中断必须经过中断控制器的处理才能进入处理器。中断系统作为处理器中最复杂的控制系统之一，在提高处理器的性能、对于外设的响应速度和能耗比等方面占有非常重要的地位。RISC-V特权文档描述了一种平台级别中断控制器(Platform Level Interrupt Controller, PLIC)，但其仅仅包含一些最基本的功能，缺少很多设计上的细节；RISC-V基金会也未对RISC-V处理器必须要实现PLIC作出硬性规定。在众多开源的RISC-V处理器的设计中，很少涉及到中断控制器的具体实现，绝大部分设计都只实现了内核部分的功能。此外，由于RISC-V指令集规定默认不支持中断嵌套，这也一定程度上降低了处理器的实时性。

发明内容

为了解决现有技术中基于RISC-V处理器的中断控制器功能较为单一的不足，本发明提供了一种适用于RISC-V处理器的中断控制器。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种适用于RISC-V处理器的中断控制器，包括通信模块、中断源闸门模块、中断源边沿计数器、中断源使能寄存器、中断源嵌套优先级寄存器、中断源响应优先级寄存器、嵌套优先级阈值寄存器、响应优先级阈值寄存器、中断事件计数器、中断通知寄存器；所述的通信模块分别和中断源闸门模块、中断源边沿计数器、中断源使能寄存器、中断源嵌套优先级寄存器、中断源响应优先级寄存器、嵌套优先级阈值寄存器、响应优先级阈值寄存器、中断事件计数器、中断通知寄存器相连接；

通信模块，用于当处理器要读取其余模块的当前状态，或者发送控制信号来设置其余模块的工作模式时，负责将读取信号或控制信号发送到中断源闸门模块、中断源边沿计数器、中断源使能寄存器、中断源嵌套优先级寄存器、中断源响应优先级寄存器、嵌套优先级阈值寄存器、响应优先级阈值寄存器、中断事件计数器以及中断通知寄存器中；当处理器向中断控制器发送响应信号或者完成信号时，通信模块负责将此信号发送到中断通知寄存器。

中断源闸门模块，负责将不同类型的外部中断源发来的中断信号转化为统一形式的中断信号；

中断源边沿计数器，负责记录每个中断源发送的中断请求的次数；

中断源使能寄存器，用于判断中断源是否能向处理器发出中断通知；

中断源嵌套优先级寄存器，用于存储中断源的嵌套优先级；

中断源响应优先级寄存器，用于存储中断源的响应优先级；

嵌套优先级阈值寄存器，用于存储由处理器设置的嵌套优先级阈值；

响应优先级阈值寄存器，用于存储由处理器设置的响应优先级阈值；