인터럽트 및 MMIO (std::interrupt) #

std/interrupt/는 인터럽트 처리 중 소프트웨어가 관리하는 부분 — 벡터 테이블, ISR 등록/디스패치, MMIO 레지스터 접근, 비트필드 조작, 클럭 설정 — 을 다루며, std::hal의 주변장치 드라이버를 보완합니다. 모두 프리스탠딩 환경에서 안전합니다.

#include <std/interrupt/mmio.h>
#include <std/interrupt/bitfield.h>

void configure_uart(&volatile unsigned int uart_base) {
    struct MmioReg ctrl = std::MmioReg::at(uart_base);
    unsigned int baud_field = ctrl.read_field(0, 15);
    ctrl.write_field(0, 15, baud_field | 1u);

    unsigned int combined = std::bf_insert32(0, 4, 7, 0xA);
}

MMIO (interrupt/mmio.h) #

레지스터 주소는 &volatile 참조(32비트 레지스터는 &volatile unsigned int)이며, 고정 주소로부터 unsafe 안에서 한 번 만듭니다 — 패턴은 HAL을 참고하십시오.

동일한 연산을 두 가지 방식으로 동등하게 제공합니다: 한 레지스터에 대해 여러 접근을 묶을 때 쓰는 MmioReg 구조체(MmioReg::at(addr)로 생성한 뒤 메서드 호출)와, 일회성 접근을 위한 자유 함수.

8비트와 16비트 접근 함수는 8비트와 16비트 버스 접근을 하므로 인접한 레지스터를 건드리지 않습니다. 필드 함수는 전체 폭인 (0, 31)도 받습니다.

비트필드 헬퍼 (interrupt/bitfield.h) #

레지스터 비트 조작을 위한 순수 함수들 — bf_extract32(val, lo, hi), bf_insert32(val, lo, hi, field), bf_set32/bf_clear32/bf_toggle32 (비트 [hi:lo] 대상), bf_test32(val, n)(단일 비트 검사), bf_mask32(lo, hi)(레지스터 접근 없이 마스크 생성), bf_popcount32(val).

ISR 벡터 테이블 (interrupt/isr.h) #

아래의 하드웨어 벡터 테이블과는 별개인 소프트웨어 디스패치 테이블 — IsrTable은 최대 ISR_MAX(256)개의 fn void() 핸들러를 담습니다:

static void uart_rx_isr() { /* ... */ }

struct IsrTable table = std::IsrTable::new();
table.register_(3, uart_rx_isr);   // trailing underscore: 'register' is a C keyword
// re-registering an IRQ replaces its handler
...
if (table.dispatch(3)) { /* 핸들러가 실행됨 */ }

그 외에 irq_disable()/irq_enable()이 있으며, 베어메탈 대상에서 CPU의 IRQ를 막고 풉니다: cpsid i/cpsie i(ARM), msr daifset/daifclr, #2 (AArch64), mstatus.MIE 비트 지우기/설정(RISC-V), cli/sti(x86). 특권 모드가 필요하며, 호스트 프로세스에서는 컴파일러 배리어 역할만 합니다.

하드웨어 벡터 테이블 (interrupt/vector_table.h) #

VectorTable(전역 인스턴스 vtable)은 CPU가 실제로 인식하는 벡터 테이블입니다 — 이를 채우려면 install(index, handler)/remove(index)/ get(index)를, 특정 슬롯의 핸들러(또는 set_default()로 지정한 기본 핸들러)를 호출하려면 dispatch(index)를, CPU가 이 테이블을 가리키게 하려면 vtable_activate()를 사용합니다:

vtable_init()은 사용 전에 모든 슬롯을 vtable_default_handler(프로젝트별로 재정의하도록 만들어진, 약한 심벌(weak)의 무한 루프 폴트 핸들러)로 설정합니다. set_default(handler)는 이전 기본 핸들러를 가진 슬롯도 모두 새 핸들러로 바꾸며, 빈 인덱스나 범위를 벗어난 인덱스의 dispatch()는 현재 기본 핸들러를 호출합니다.

VTABLE_MAX_VECTORS는 256개입니다(Cortex-M: 코어 예외 16개 + 외부 IRQ 최대 240개).

클럭 설정 (interrupt/clock.h) #

ClockConfig(ClockConfig::new(base)로 생성) — set_source()(CLK_SRC_HSI/ CLK_SRC_HSE/CLK_SRC_PLL), configure_pll(mul, div), set_ahb_div/ set_apb1_div/set_apb2_div(버스 프리스케일러), get_freq().