arm中斷處理流程

1、ARM編程特別是系統(tǒng)初始化代碼的編寫(xiě)中通常需要實(shí)現(xiàn)中斷的響應(yīng)、解析跳轉(zhuǎn)和返回等操作，以便支持上層應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，而這往往是困擾初學(xué)者的一個(gè)難題。中斷處理的編程實(shí)現(xiàn)需要深入了解ARM內(nèi)核和處理器本身的中斷特征，從而設(shè)計(jì)一種快速簡(jiǎn)便的中斷處理機(jī)制。需要說(shuō)明的是，具體的上層高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的中斷服務(wù)函數(shù)不在本文的討論范圍之內(nèi)。ARM處理器異常中斷處理概述當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行完當(dāng)前指令后，將跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行。當(dāng)異常中斷處理程

2、序執(zhí)行完成后，程序返回到發(fā)生中斷的指令的下一條指令處執(zhí)行。在進(jìn)入異常中斷處理程序時(shí)，要保存被中斷的程序的執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)。從異常中斷處理程序退出時(shí)，要恢復(fù)被中斷的程序的執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)。ARM體系中通常在存儲(chǔ)地址的低端固化了一個(gè)32字節(jié)的硬件中斷向量表，用來(lái)指定各異常中斷及其處理程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)一個(gè)異常出現(xiàn)以后，ARM微處理器會(huì)執(zhí)行以下幾步操作：1）保存處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位；2）設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中相應(yīng)的位；3）將寄

3、存器lr_mode設(shè)置成返回地址；4）將程序計(jì)數(shù)器(PC)值設(shè)置成該異常中斷的中斷向量地址，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行。在接收到中斷請(qǐng)求以后，ARM處理器內(nèi)核會(huì)自動(dòng)執(zhí)行以上四步，程序計(jì)數(shù)器PC總是跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的固定地址。從異常中斷處理程序中返回包括下面兩個(gè)基本操作：1）恢復(fù)被屏蔽的程序的處理器狀態(tài)；2）返回到發(fā)生異常中斷的指令的下一條指令處繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC所指的位置對(duì)于各種不同的異常中斷是不同的，同樣

4、，返回地址對(duì)于各種不同的異常中斷也是不同的。例外的是，復(fù)位異常中斷處理程序不需要返回，因?yàn)檎麄€(gè)應(yīng)用系統(tǒng)是從復(fù)位異常中斷處理程序開(kāi)始執(zhí)行的。支持中斷跳轉(zhuǎn)的解析程序解析程序的概念和作用如前所述，ARM處理器響應(yīng)中斷的時(shí)候，總是從固定的地址開(kāi)始的，而在高級(jí)語(yǔ)言環(huán)境下開(kāi)發(fā)中斷服務(wù)程序時(shí)，無(wú)法控制固定地址開(kāi)始的跳轉(zhuǎn)流程。為了使得上層應(yīng)用程序與硬件中斷跳轉(zhuǎn)聯(lián)系起來(lái)，需要編寫(xiě)一段中間的服務(wù)程序來(lái)進(jìn)行連接。這樣的服務(wù)程序常被稱(chēng)作中斷解析程序。每個(gè)異常中

5、斷對(duì)應(yīng)一個(gè)4字節(jié)的空間，正好放置一條跳轉(zhuǎn)指令或者向PC寄存器賦值的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)指令。理論上可以通過(guò)這兩種指令直接使得程序跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的中斷處理程序中去。但實(shí)際上由于函數(shù)地址值為未知和其它一些問(wèn)題，并不這么做。這里給出一種常用的中斷跳轉(zhuǎn)流程：圖2中斷解析示例流程圖2中實(shí)線(xiàn)表示的流程都用ARM匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，一般作為boot代碼的一部分放在系統(tǒng)的底層模塊中。填寫(xiě)向量表的操作可以在上層應(yīng)用程序中方便地實(shí)現(xiàn)，比如在C語(yǔ)言中：(int(0x0040001

6、8))=(int)ISR_IRQ；這樣就將IRQ中斷的服務(wù)程序入口地址（0x00300260）填寫(xiě)到中斷向量表中的固定地址0x00400018開(kāi)始的4字節(jié)空間了。如此一來(lái)，就可避免在應(yīng)用程序中計(jì)算中斷的跳轉(zhuǎn)地址，并且可以很方便的選擇不同的函數(shù)作為指定中斷的服務(wù)程序。當(dāng)然，在程序開(kāi)發(fā)時(shí)要合理開(kāi)辟好向量表，避免對(duì)向量表地址空間不必要的寫(xiě)操作。解析程序的擴(kuò)展眾所周知，在ARM處理器中會(huì)包含很多中斷源，通常會(huì)在ARM內(nèi)核外面擴(kuò)展一個(gè)中斷控制器來(lái)

7、管理各種原因產(chǎn)生的中斷。比如，三星公司的S3C4510B處理器中的IRQFIQ類(lèi)型的中斷源可以有21個(gè)，S3C44B0X有26個(gè)。這時(shí)候中斷處理的原理還是一樣的，無(wú)非是向量表更長(zhǎng)，并且當(dāng)一個(gè)中斷觸發(fā)以后，需要在解析程序里查詢(xún)中斷控制器的狀態(tài)來(lái)確定具體的中斷源，再根據(jù)中斷源來(lái)讀取向量表中的對(duì)應(yīng)地址內(nèi)容。其處理流程可用圖3表示。圖3中斷解析的擴(kuò)展相比圖2，圖3中多了一級(jí)的跳轉(zhuǎn)，也就是在第一次解析跳轉(zhuǎn)到IRQFIQ服務(wù)程序中后，再進(jìn)行第二次的