arm中斷處理流程

1、ARM編程特別是系統(tǒng)初始化代碼的編寫中通常需要實現(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)用程序的開發(fā)，而這往往是困擾初學(xué)者的一個難題。中斷處理的編程實現(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)計一種快速簡便的中斷處理機制。需要說明的是，具體的上層高級語言編寫的中斷服務(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，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，要保存被中斷的程序的執(zhí)行現(xiàn)場。從異常中斷處理程序退出時，要恢復(fù)被中斷的程序的執(zhí)行現(xiàn)場。ARM體系中通常在存儲地址的低端固化了一個32字節(jié)的硬件中斷向量表，用來指定各異常中斷及其處理程序的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)一個異常出現(xiàn)以后，ARM微處理器會執(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。在接收到中斷請求以后，ARM處理器內(nèi)核會自動執(zhí)行以上四步，程序計數(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，程序計數(shù)器PC所指的位置對于各種不同的異常中斷是不同的，同樣

4、，返回地址對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，因為整個應(yīng)用系統(tǒng)是從復(fù)位異常中斷處理程序開始執(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)中斷的時候，總是從固定的地址開始的，而在高級語言環(huán)境下開發(fā)中斷服務(wù)程序時，無法控制固定地址開始的跳轉(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，需要編寫一段中間的服務(wù)程序來進(jìn)行連接。這樣的服務(wù)程序常被稱作中斷解析程序。每個異常中

5、斷對應(yīng)一個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)訪問指令。理論上可以通過這兩種指令直接使得程序跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的中斷處理程序中去。但實際上由于函數(shù)地址值為未知和其它一些問題，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中實線表示的流程都用ARM匯編語言編寫，一般作為boot代碼的一部分放在系統(tǒng)的底層模塊中。填寫向量表的操作可以在上層應(yīng)用程序中方便地實現(xiàn)，比如在C語言中：(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）填寫到中斷向量表中的固定地址0x00400018開始的4字節(jié)空間了。如此一來，就可避免在應(yīng)用程序中計算中斷的跳轉(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，在程序開發(fā)時要合理開辟好向量表，避免對向量表地址空間不必要的寫操作。解析程序的擴展眾所周知，在ARM處理器中會包含很多中斷源，通常會在ARM內(nèi)核外面擴展一個中斷控制器來

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類型的中斷源可以有21個，S3C44B0X有26個。這時候中斷處理的原理還是一樣的，無非是向量表更長，并且當(dāng)一個中斷觸發(fā)以后，需要在解析程序里查詢中斷控制器的狀態(tài)來確定具體的中斷源，再根據(jù)中斷源來讀取向量表中的對應(yīng)地址內(nèi)容。其處理流程可用圖3表示。圖3中斷解析的擴展相比圖2，圖3中多了一級的跳轉(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