AXI Memory Mapped to PCI Express学习笔记（二）——PCIe中断

AXI Memory Mapped to PCI Express IP核的中断包括Local中断，MSI 中断和 Legacy中断。

1 Local 中断

      在配置AXI桥接器时，中断输出（interrupt_out）引脚可以根据中断掩码寄存器（Interrupt Mask register）的设置来发送中断。这个中断输出引脚会向连接到桥接器内存映射AXI4侧的设备发送中断信号。

       具体来说，当桥接器在根端口模式（Root Port mode，即C_INCLUDE_RC=1）下运行时，中断掩码和中断解码寄存器（Interrupt Mask & Interrupt Decode registers）中定义的MSI（Message Signaled Interrupt，消息信号中断）中断用于指示接收到一个消息信号中断。这意味着，一旦桥接器在根端口模式下接收到特定的消息信号，它就会通过中断输出引脚发送一个中断信号。

       在配置和使用本地中断时，需要注意以下几点：

1. 中断类型与触发条件：了解哪些事件或条件会触发中断是非常重要的。这通常取决于您的硬件设计和应用需求。例如，DMA传输完成、错误发生或达到某个阈值等都可能是触发中断的条件。
2. 中断优先级与屏蔽：通过中断掩码寄存器，您可以配置哪些中断被允许或屏蔽。这允许您根据应用需求调整中断的优先级和响应方式。
3. 中断处理：当中断被触发时，需要有相应的中断处理程序来响应。这通常涉及到读取中断状态寄存器以确定中断的来源，并执行相应的处理逻辑。
4. 桥接器模式：注意桥接器当前的操作模式，特别是是否处于根端口模式。这会影响MSI中断的使用和解释。

2 MSI中断

        MSI中断（Message Signaled Interrupts）是PCI Express和AXI 桥接器中一种重要的中断机制。当msi_enable输出引脚指示桥接器已启用端点MSI功能（msi_enable = 1）时，intx_msi_request输入引脚被定义为MSI_Request，并可用于通过特殊的MemWr TLP（Memory Write Transaction Layer Packet，内存写事务层数据包）触发PCIe侧的外部根端口（Root Port）的消息信号中断。

       intx_msi_request输入引脚是正边沿检测的，并且与axi_aclk_out同步。这个MemWr TLP中包含的地址和数据由PCIe侧集成块内的寄存器配置的外部根端口决定。请注意，intx_msi_request引脚输入仅在桥接器以端点模式（C_INCLUDE_RC=0）运行时有效。

       此外，MSI功能现在支持AXI Memory Mapped to PCI Express core的端点配置上的多个向量。使用这里描述的握手协议，一个额外的输入值指定了要随MSI MemWr TLP一起发送到根端口的向量号。这在输入信号msi_vector_num上指定。这个信号是（4:0）位的，代表最多（32）个允许从端点发送的MSI消息（以及在配置后启用的消息）。

       对于msi_vector_num输入信号上设置的任何位，如果没有在消息控制寄存器中分配，就会被该桥接器忽略掉。

      Endpoint会请求一定数量的消息，这个数量在设计参数（针对AXI Memory Mapped to PCI Express）C_NUM_MSI_REQ中指定。根据规范要求，这个参数可以设置为最大5。C_NUM_MSI_REQ代表请求的MSI向量的数量。例如，C_NUM_MSI_REQ = 5表示请求2^5 = 32个MSI向量。这个参数值C_NUM_MSI_REQ被分配到消息控制寄存器的字段Multiple Message Capable的位（3:1）。

        在配置完成后，分配的MSI向量的数量会在设计输出端口msi_vector_width中指定。这个宽度为（2:0）的信号的值最大只能是5（101），代表端点分配了32个MSI向量。输出值为6和7（即110和111）是保留的。msi_vector_width输出信号与消息控制寄存器的Multiple Message Enable字段位（6:4）中的值直接相关，如表3-5所示。

       通过正确配置MSI相关参数和寄存器，桥接器可以精确地管理MSI中断的向量分配，确保每个向量都能被正确识别和处理。

       在Endpoint PCIe系统中，如果需要为PCIe接口上的MSI（Message-Signaled Interrupts，消息信号中断）向量创建优先方案，确实可能需要额外的IP支持。MSI向量是PCIe设备用来通知主机系统有中断事件需要处理的一种机制。优先方案的设计则是为了确保在多个MSI向量同时发生时，系统能够按照预定的优先级顺序处理这些中断，从而提高系统的响应速度和效率。

       在Endpoint PCIe系统中实现MSI向量的优先方案，可能涉及到硬件设计、驱动程序开发以及系统级的中断管理策略等多个方面。额外的IP可能包括用于实现优先级仲裁逻辑的硬件设计、驱动程序中的中断处理代码以及相关的系统配置和管理工具。

      具体来说，这些IP可能用于：

1. 设计并实现优先级仲裁器，用于在多个MSI向量之间确定处理顺序。
2. 开发驱动程序中的中断服务程序，以根据优先级方案处理MSI向量。
3. 提供系统级的配置选项，允许用户或系统管理员根据实际应用需求调整MSI向量的优先级。

      请注意，具体的实现方式会根据具体的硬件平台、操作系统以及应用需求而有所不同。因此，在实际项目中，需要根据具体情况来评估和选择适合的IP解决方案，并确保其与现有系统的兼容性和性能优化。

3 Legacy Interrupts

      Legacy 中断即传统中断，是指PCI设备使用的经典中断机制，而不是MSI（Message-Signaled Interrupts，消息信号中断）这样的现代中断方式。AXI Memory Mapped to PCI Express core支持PCI的传统中断，但这种支持是通过C_INTERRUPT_PIN参数来选择的。

       具体来说，当C_INTERRUPT_PIN参数设置为1时（且C_INCLUDE_RC参数必须为0），桥接器会选择INTA作为中断信号。INTA是PCI规范中定义的传统中断信号之一。

     如果选择了PCI的传统中断支持，并且msi_enable输出引脚指示桥接器的MSI功能被禁用（MSI_enable = 0），那么intx_msi_request引脚被定义为INTX。当INTX引脚变为高电平时，会发送一个INTA中断请求消息；当INTX引脚变为低电平时，会发送一个INTA中断撤销消息。这些中断消息需要与axi_aclk_out时钟同步，它们遵循PCI 2.1规范的定义。

      另外，intx_msi_request引脚输入仅在桥接器以Endpoint模式（C_INCLUDE_RC=0）运行时有效。这表明AXI Memory Mapped to PCI Express core可以作为一个PCI Endpoint设备来操作，并接受传统中断信号。

     在传统中断机制中，每个PCI设备都有一个或多个中断引脚（INTA, INTB, INTC, INTD），当设备需要通知主机系统有事件发生时，它会将这些引脚中的一个置为高电平。主机系统（通常通过PCI桥接器）会监测这些引脚的状态，并在检测到中断请求时执行相应的中断服务程序。