7.0 系统中断
7.1 中断系统概述
LAN9253 的系统中断为向量式可屏蔽中断，支持多中断源独立使能 / 禁用、中断状态单独查询与清零，中断输出引脚（IRQ）可配置极性和输出模式，适配不同主机的中断处理机制，同时中断可作为低功耗模式的唤醒源，实现功耗控制与事件响应的结合。
核心特性
- 支持16 个独立可配置中断源，覆盖 EtherCAT、以太网 PHY、电源管理、主机接口、通用定时器等全功能模块；
- 中断状态位为粘性位（置位后持续保持，需软件主动写 1 清零），避免短时间事件导致的中断丢失；
- IRQ 引脚支持推挽 / 开漏输出模式 、高 / 低电平有效极性，开漏模式下可线或连接，适配多器件中断信号共享场景；
- 提供独立的中断使能寄存器，可单独屏蔽某一中断源，不影响其他中断的正常触发；
- 低功耗模式下，使能的中断可直接触发唤醒流程，器件自动恢复正常工作并响应中断；
- 所有中断配置与状态均通过系统 CSR 寄存器实现，支持 HBI/SPI/SQI 直接访问，配置后立即生效。
7.2 中断源与分类
器件的 16 个中断源按功能模块分类，每个中断源对应独立的状态位和使能位，部分中断源为组合型（多个子事件触发同一中断位），子事件可通过对应功能模块的寄存器进一步识别。
所有中断源分为高优先级 和普通优先级，高优先级中断（如 EtherCAT 复位、硬件复位）将跳过屏蔽直接触发，普通优先级中断需使能后才可触发 IRQ 引脚。
7.2.1 中断源详细列表
下表为 16 个中断源的完整定义，包含对应功能、触发条件、优先级及关联章节，位序号与中断寄存器的位一一对应。
| 位序号 | 中断名称 | 功能归属 | 触发条件 | 优先级 | 关联章节 |
|---|---|---|---|---|---|
| 15 | RESERVED | 保留 | 无（写 0，读无定义） | - | - |
| 14 | ECAT_WDG_INT | EtherCAT | 同步管理器看门狗超时 / 触发 | 普通 | 11.0 EtherCAT |
| 13 | ECAT_FRAME_INT | EtherCAT | 接收到指向本器件的 EtherCAT 数据帧 / 命令帧 | 普通 | 11.0 EtherCAT |
| 12 | ECAT_RST_INT | EtherCAT | 检测到 EtherCAT 系统复位命令序列 | 高 | 6.2.2.7 |
| 11 | PHY_B_INT | 以太网 PHY | PHY B 端口发生链路状态变化 / 错误（Link Up/Down、接收错误） | 普通 | 10.0 以太网 PHY |
| 10 | PHY_A_INT | 以太网 PHY | PHY A 端口发生链路状态变化 / 错误（Link Up/Down、接收错误） | 普通 | 10.0 以太网 PHY |
| 9 | WKE_INT | 电源管理 | 检测到已使能的唤醒事件（除高优先级复位类） | 普通 | 6.3.1 |
| 8 | SPI_SQI_INT | SPI/SQI 客户端 | SPI/SQI 接口传输完成 / 错误 | 普通 | 9.0 SPI/SQI |
| 7 | HBI_INT | 主机总线接口 | HBI 接口传输完成 / 错误、总线超时 | 普通 | 8.0 HBI |
| 6 | GPT_INT | 通用定时器 | 通用定时器计数达到预设值（定时溢出） | 普通 | 14.0 定时器 |
| 5 | EEPROM_INT | EEPROM 接口 | EEPROM 读 / 写 / 擦除操作完成 / 错误 | 普通 | 12.0 EEPROM |
| 4 | GPIO_INT | 数字 I/O/GPIO | 配置为中断模式的 GPIO 引脚检测到电平跳变（上升沿 / 下降沿） | 普通 | 15.0 其他功能 |
| 3 | RST_PIN_INT | 硬件复位 | RST# 引脚检测到低电平复位信号 | 高 | 6.2.2.6 |
| 2 | PMT_ERR_INT | 电源管理 | 电源管理模块检测到电压异常 / 低功耗模式进入 / 退出失败 | 高 | 6.3.0 |
| 1 | SYS_ERR_INT | 系统核心 | 器件内部总线错误 / 寄存器访问错误 / 配置带锁存错误 | 高 | 5.0 寄存器映射 |
| 0 | INT_ALL | 中断总控 | 所有中断源总触发位（任意使能的中断置位时，该位自动置 1） | - | 7.3 中断寄存器 |
7.2.2 高优先级中断规则
高优先级中断为不可屏蔽中断，满足以下特性：
- 无需在中断使能寄存器中置位，触发后直接置位对应状态位并驱动 IRQ 引脚；
- 低功耗模式下，高优先级中断将强制触发唤醒流程，不受功耗等级限制；
- 中断状态位仍需软件写 1 清零，清零前将持续驱动 IRQ 引脚。
7.2.3 组合型中断源识别
对于组合型中断源（如 PHY_INT、WKE_INT），单个中断位对应多个子事件，需通过以下方式识别具体触发事件：
- PHY_INT：读取 PHY A/B 的状态寄存器（PHY_STS_x），查询链路状态位、错误状态位；
- WKE_INT：读取唤醒事件状态寄存器（WKE_STS），查询具体唤醒源位；
- SYS_ERR_INT：读取硬件配置寄存器（HW_CFG）的错误状态位，识别配置带 / 总线错误类型；
- GPIO_INT：读取 GPIO 中断状态寄存器，查询具体触发中断的 GPIO 引脚。
7.2.4 中断触发方式
所有中断源的触发方式均为边沿触发 ，部分源支持上升沿 / 下降沿可配置 （如 GPIO_INT、PHY 链路变化），其余源为固定边沿触发（如定时器溢出为上升沿、错误事件为下降沿），具体配置见对应功能模块章节。
7.2.5 中断与低功耗的联动
低功耗模式下，中断系统的工作规则：
- 仅已使能的中断源对应的检测电路保持工作，未使能的中断源电路断电；
- 普通优先级中断触发后，先执行唤醒流程，器件就绪（READY=1）后再驱动 IRQ 引脚；
- 高优先级中断触发后，立即驱动 IRQ 引脚，同时并行执行唤醒流程；
- 唤醒完成后，中断状态位保持置位，直至软件清零，确保主机能识别中断源。
7.2.6 中断抑制
部分场景下可通过寄存器位临时抑制所有普通优先级中断，高优先级中断不受影响：
- 置位中断配置寄存器（IRQ_CFG）的INT_MASK_ALL位，将屏蔽所有普通优先级中断的 IRQ 引脚驱动，状态位仍正常置位；
- 该位为临时屏蔽位，清 0 后将立即检测所有置位的状态位，若有未清零的，将重新驱动 IRQ 引脚。
7.2.7 时钟输出测试模式
为便于系统级调试，可将25MHz 晶体时钟映射到 IRQ 引脚，实现时钟输出测试，规则如下：
- 置位中断配置寄存器（IRQ_CFG）的IRQ_CLK_TEST位，IRQ 引脚将输出 25MHz 时钟，中断功能暂时禁用；
- 清 0 该位后，IRQ 引脚立即恢复中断输出功能，未清零的中断状态位将重新驱动引脚；
- 测试模式下，IRQ 引脚为推挽输出、高电平有效，不受原有配置影响；
- 该模式仅适用于调试，正常工作时需清 0，避免中断功能失效。
7.3 中断寄存器
中断系统的所有配置、状态、使能均通过3 个核心寄存器实现，均为 32 位，偏移地址在兼容模式和 EtherCAT 直接映射模式下不同，复位后所有位恢复默认值（除高优先级中断状态位）。
寄存器列表：
- 中断配置寄存器（IRQ_CFG）：配置 IRQ 引脚模式、极性，设置中断抑制 / 测试模式；
- 中断状态寄存器（INT_STS）：指示各中断源的触发状态，粘性位，写 1 清零；
- 中断使能寄存器（INT_EN）：单独使能 / 禁用各普通优先级中断源，高优先级中断无对应使能位。
7.3.1 中断配置寄存器（IRQ_CFG）
- 兼容模式偏移地址：054h
- EtherCAT 直接映射模式偏移地址：3054h
- 位宽：32 位
- 类型：R/W（部分位为 RO）
- 核心功能：配置 IRQ 引脚的电气特性，设置中断全局抑制、时钟测试模式，无默认值的保留位写 0 读无定义。
| 位序号 | 位名称 | 功能描述 | 类型 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|
| 31:8 | RESERVED | 保留位 | RO | - |
| 7 | IRQ_CLK_TEST | 时钟输出测试模式：1=IRQ 引脚输出 25MHz 时钟，禁用中断；0 = 恢复中断功能 | R/W | 0b |
| 6 | INT_MASK_ALL | 普通中断全局屏蔽：1 = 屏蔽所有普通优先级中断的 IRQ 驱动；0 = 正常触发 | R/W | 0b |
| 5:4 | RESERVED | 保留位 | RO | - |
| 3 | IRQ_POLARITY | IRQ 引脚极性：1 = 高电平有效；0 = 低电平有效 | R/W | 0b |
| 2 | IRQ_MODE | IRQ 引脚输出模式：1 = 开漏输出（需外接上拉电阻）；0 = 推挽输出 | R/W | 0b |
| 1:0 | RESERVED | 保留位 | RO | - |
注：开漏输出模式下，IRQ 引脚为线或兼容，多个器件的 IRQ 引脚可直接连接，外接 10kΩ 典型值上拉电阻至 VDDIO。
7.3.2 中断状态寄存器（INT_STS）
- 兼容模式偏移地址：058h
- EtherCAT 直接映射模式偏移地址：3058h
- 位宽：32 位
- 类型：RO/W1C（读仅查看状态，写 1 清零，写 0 无效，高优先级位强制置位）
- 核心功能：指示各中断源的触发状态，任意中断源触发时，对应位置 1；位 0 为总触发位，自动随其他位置位 / 清零。
| 位序号 | 位名称 | 功能描述 | 清零方式 | 优先级 |
|---|---|---|---|---|
| 31:16 | RESERVED | 保留位（读 0，写无效） | - | - |
| 15 | RESERVED | 保留位 | - | - |
| 14 | ECAT_WDG_INT | EtherCAT 看门狗中断状态 | W1C | 普通 |
| 13 | ECAT_FRAME_INT | EtherCAT 帧接收中断状态 | W1C | 普通 |
| 12 | ECAT_RST_INT | EtherCAT 复位中断状态 | W1C | 高 |
| 11 | PHY_B_INT | PHY B 端口中断状态 | W1C | 普通 |
| 10 | PHY_A_INT | PHY A 端口中断状态 | W1C | 普通 |
| 9 | WKE_INT | 唤醒事件中断状态 | W1C | 普通 |
| 8 | SPI_SQI_INT | SPI/SQI 接口中断状态 | W1C | 普通 |
| 7 | HBI_INT | 主机总线接口中断状态 | W1C | 普通 |
| 6 | GPT_INT | 通用定时器中断状态 | W1C | 普通 |
| 5 | EEPROM_INT | EEPROM 接口中断状态 | W1C | 普通 |
| 4 | GPIO_INT | GPIO 引脚中断状态 | W1C | 普通 |
| 3 | RST_PIN_INT | RST# 引脚复位中断状态 | W1C | 高 |
| 2 | PMT_ERR_INT | 电源管理错误中断状态 | W1C | 高 |
| 1 | SYS_ERR_INT | 系统核心错误中断状态 | W1C | 高 |
| 0 | INT_ALL | 中断总触发位：1 = 任意使能 / 高优先级中断置位；0 = 所有中断位清零 | 自动清零 | - |
关键规则
- INT_ALL 位：为只读自动位，无需软件操作，所有其他中断位清零后，该位自动清 0；
- 清零顺序：建议先读取寄存器识别中断源，再对对应位写 1 清零，避免误清零未处理的中断；
- 高优先级位：即使中断全局屏蔽（INT_MASK_ALL=1），高优先级中断触发后仍会置位对应位，屏蔽解除后立即驱动 IRQ；
- 背对背访问：写入该寄存器后，需遵守 5.4 节时序要求，等待至少 180ns 再进行读操作，避免读取过时状态。
7.3.3 中断使能寄存器（INT_EN）
- 兼容模式偏移地址：05Ch
- EtherCAT 直接映射模式偏移地址：305Ch
- 位宽：32 位
- 类型：R/W（高优先级中断对应位为 RO，写 0 无效）
- 核心功能：单独使能 / 禁用普通优先级中断源，1 = 使能（触发后驱动 IRQ），0 = 禁用（仅置位状态位，不驱动 IRQ）；高优先级中断无使能位，强制使能。
表
| 位序号 | 位名称 | 功能描述 | 类型 | 默认值 | 优先级 |
|---|---|---|---|---|---|
| 31:16 | RESERVED | 保留位（写 0，读无定义） | RO | - | - |
| 15 | RESERVED | 保留位 | RO | - | - |
| 14 | ECAT_WDG_EN | EtherCAT 看门狗中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 13 | ECAT_FRAME_EN | EtherCAT 帧接收中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 12 | RESERVED | 对应 ECAT_RST_INT（高优先级，无使能位） | RO | 0b | 高 |
| 11 | PHY_B_EN | PHY B 端口中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 10 | PHY_A_EN | PHY A 端口中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 9 | WKE_EN | 唤醒事件中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 8 | SPI_SQI_EN | SPI/SQI 接口中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 7 | HBI_EN | 主机总线接口中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 6 | GPT_EN | 通用定时器中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 5 | EEPROM_EN | EEPROM 接口中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 4 | GPIO_EN | GPIO 引脚中断使能 | R/W | 0b | 普通 |
| 3 | RESERVED | 对应 RST_PIN_INT（高优先级，无使能位） | RO | 0b | 高 |
| 2 | RESERVED | 对应 PMT_ERR_INT（高优先级，无使能位） | RO | 0b | 高 |
| 1 | RESERVED | 对应 SYS_ERR_INT（高优先级，无使能位） | RO | 0b | 高 |
| 0 | INT_EN_ALL | 普通中断总使能：1 = 使能所有已单独置位的普通中断；0 = 禁用所有普通中断 | R/W | 0b | - |
关键规则
- INT_EN_ALL 位 ：为普通中断总控位，置 1 时所有单独使能的普通中断源生效，置 0 时直接禁用所有普通中断，优先级高于单独使能位；
- 高优先级对应位：位 12、3、2、1 为保留位，对应高优先级中断，写操作无效，读操作返回 0；
- 配置生效：寄存器写操作完成后，配置立即生效，无需额外操作；
- 背对背访问：写入该寄存器后，需遵守 5.4 节时序要求，等待至少 90ns 再进行读操作，避免读取过时配置。
7.4 IRQ 引脚电气特性
IRQ 引脚的电气特性由IRQ_CFG 寄存器的 IRQ_MODE 和 IRQ_POLARITY 位配置，不同配置下的电气参数遵循器件通用 I/O 引脚规范，核心参数如下（典型值，VDDIO=3.3V）：
| 配置模式 | 输出高电平电压（V） | 输出低电平电压（V） | 灌电流（mA） | 拉电流（mA） | 上拉电阻（kΩ）* |
|---|---|---|---|---|---|
| 推挽 - 低电平有效 | 2.8~3.3 | 0~0.5 | ±8 | ±8 | 无 |
| 推挽 - 高电平有效 | 2.8~3.3 | 0~0.5 | ±8 | ±8 | 无 |
| 开漏 - 低电平有效 | 高阻 | 0~0.5 | 8 | 0 | 外接 10（典型） |
| 开漏 - 高电平有效 | 0~0.5 | 高阻 | 8 | 0 | 外接 10（典型） |
* 注：开漏模式下，器件内部无内置上拉电阻，必须外接上拉电阻至 VDDIO，否则 IRQ 引脚将处于高阻状态，无法输出有效信号。
7.5 中断处理流程
器件的中断处理为硬件触发 + 软件清零 的标准流程，主机需按照固定步骤处理，避免中断丢失或重复触发，低功耗模式下需额外结合唤醒流程。
7.5.1 正常工作模式下的中断处理流程
- 中断触发：硬件检测到中断源事件，置位 INT_STS 对应状态位，若为使能的普通中断 / 高优先级中断，驱动 IRQ 引脚至有效电平；
- 主机响应：主机检测到 IRQ 引脚有效，进入中断服务程序（ISR）；
- 中断源识别 ：主机读取INT_STS 寄存器，根据置位的位识别具体中断源，组合型中断源需读取对应功能模块寄存器识别子事件；
- 事件处理：主机根据中断源执行对应处理逻辑（如处理 EtherCAT 帧、清除 PHY 错误、响应唤醒事件）；
- 中断清零 ：处理完成后，主机对 INT_STS 寄存器中对应置位的位写 1 清零，避免重复触发；
- 中断退出：所有置位的中断位清零后，INT_ALL 位自动清 0，IRQ 引脚恢复至无效电平，主机退出中断服务程序。
7.5.2 低功耗模式下的中断处理流程
- 中断触发与唤醒：硬件检测到使能的中断源，若为普通中断，先触发唤醒流程，器件自动恢复电源和时钟；若为高优先级中断，同时触发唤醒和 IRQ 驱动；
- 器件就绪：等待器件就绪（PMT_CTRL.READY=1），所有模块恢复正常工作；
- 后续步骤：执行 7.5.1 节的步骤 2-6，与正常工作模式一致。
7.5.3 中断处理注意事项
- 清零时机 ：必须在事件处理完成后再清零中断位，若先清零再处理，处理过程中再次触发同一事件将导致中断丢失；
- 组合型中断：需先识别具体子事件并处理，再清零对应中断位，避免子事件未处理导致的功能异常；
- 高优先级中断：高优先级中断（如系统错误、电源异常）需优先处理，避免器件进入异常状态；
- IRQ 引脚线或：多器件线或连接时，某一器件清零中断后，IRQ 引脚可能仍为有效电平（其他器件有未处理中断），主机需通过轮询识别对应器件；
- 时序要求 ：所有中断寄存器的读写操作，均需遵守 5.4 节背对背周期限制，避免读取过时数据或写入失效；
- 中断嵌套：器件本身不支持中断嵌套，主机需在处理完当前中断后，再响应新的中断。
7.6 中断系统使用建议
- 中断使能策略：仅使能系统需要的中断源，禁用无用中断，减少主机中断响应开销；
- 高优先级中断处理：为高优先级中断（如 SYS_ERR_INT、PMT_ERR_INT）设计独立的快速处理逻辑，避免器件异常扩大；
- IRQ 引脚配置 ：多器件系统建议配置为开漏 + 低电平有效 ，外接 10kΩ 上拉电阻，实现线或共享；单器件系统建议配置为推挽 + 高电平有效，提高驱动能力；
- 低功耗中断配置：低功耗模式下，仅使能必要的唤醒 / 中断源（如 EtherCAT 帧、RST# 引脚），其余禁用，降低功耗；
- 调试与测试 ：利用IRQ_CLK_TEST位实现时钟输出测试，验证晶体振荡器和时钟电路是否正常工作；
- 中断状态轮询 ：若主机无中断响应功能，可通过轮询 INT_STS 寄存器的方式检测事件，建议轮询周期不大于 1ms，避免事件延迟。
7.7 中断系统总结
LAN9253 的中断系统为高度可编程、高可靠性的向量式可屏蔽中断，通过 16 个独立中断源实现全功能模块的事件响应，结合高 / 普通优先级划分、IRQ 引脚灵活配置，适配不同工业嵌入式系统的中断处理需求。
中断系统与电源管理深度联动，支持低功耗模式下的事件唤醒，兼顾了功耗控制与实时性；所有配置与状态均通过系统 CSR 寄存器实现，与主机接口（HBI/SPI/SQI）无缝兼容，简化了软件设计与系统集成。
同时，中断状态位的粘性特性、高优先级中断的不可屏蔽特性，确保了关键事件无丢失，提升了器件在工业现场复杂环境下的可靠性。