ARM中斷的的處理

1/20中斷的概念；通俗地說(shuō)，中斷就是打斷，你在專(zhuān)心某件事情的時(shí)候，突然出現(xiàn)了一件意想不到的事情，這個(gè)意想不到的事情就是中斷。例如：你在圖書(shū)館自習(xí)的時(shí)候，突然手機(jī)響了。我們?nèi)司哂泻芎玫母兄敝袛嗟哪芰Α?，?qǐng)看：

耳朵眼睛鼻子皮膚當(dāng)你專(zhuān)注與某件事情時(shí)，就依靠它們來(lái)感知外界異步的事件——中斷；你可以同時(shí)監(jiān)聽(tīng)4路中斷?！八穆分袛啾O(jiān)聽(tīng)能力”對(duì)你重要嗎？可以沒(méi)有嗎？重要！不能沒(méi)有！cpu是對(duì)人腦的模擬，同樣需要具有對(duì)異步事件——中斷進(jìn)行感知的能力，ARM處理器也不例外。2/20中斷的概念；按信號(hào)源分類(lèi)，中斷可以分為：

外中斷：一般稱(chēng)為中斷，是指來(lái)自處理器和主存外部的中斷，與現(xiàn)行指令無(wú)關(guān)。

內(nèi)中斷：一般稱(chēng)為異常，是指來(lái)自處理器和主存內(nèi)部的中斷，與現(xiàn)行指令相關(guān)。

3/20ARM處理器中斷的分類(lèi)ARM處理器復(fù)位異常：當(dāng)處理器的復(fù)位管腳復(fù)位電平有效未定義指令異常：執(zhí)行了一條未定義的指令軟中斷：執(zhí)行軟中斷指令swi預(yù)取指令異常：在一個(gè)未知內(nèi)存取指令預(yù)取數(shù)據(jù)異常：在一個(gè)未知內(nèi)存取數(shù)據(jù)保留(暫未使用)IRQ外部中斷：當(dāng)處理器的外部中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的I位為0時(shí)，產(chǎn)生IRQ中斷FIQ外部中斷：當(dāng)處理器的快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的F位為0時(shí)ARM處理器共支持8路中斷，其中一路是保留的，即目前ARM處理器家族還沒(méi)有指明其用于哪種類(lèi)型的中斷。ARM處理器正是通過(guò)這8路中斷來(lái)監(jiān)聽(tīng)指令執(zhí)行過(guò)程中的異常事件。4/20ARM處理器中斷的分類(lèi)當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的異常模式（在不同的模式下ARM處理器有什么區(qū)別？）6/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程

當(dāng)然ARM處理器獲知異常事件發(fā)生后，接下來(lái)做的工作就應(yīng)該暫停當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)去對(duì)異常事件進(jìn)行處理，而異常處理完畢后再接著做原來(lái)被中斷的工作。cpu所要做的工作異常到來(lái)異常處理程序ISR當(dāng)異常產(chǎn)生后，cpu如何跳轉(zhuǎn)到異常處理程序呢？也即當(dāng)中斷產(chǎn)生后如何讓指令指針寄存器pc指向異常處理程序的第一條指令呢？？？當(dāng)異常處理程序執(zhí)行完后，cpu又如何返回接著做原來(lái)被中斷的工作呢？也即異常處理完后，如何讓pc指向cmpr0,r1指令？pc?pc?7/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程當(dāng)某一類(lèi)型的異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器能夠跳轉(zhuǎn)到異常處理程序的秘密就在于ARM處理器的中斷向量表！地址異常內(nèi)存單元0x00復(fù)位0x04未定義指令0x08軟中斷0x0c預(yù)取指令中止0x10預(yù)取數(shù)據(jù)終止0x14保留0x18IRQ0x1cFIQ發(fā)生了某類(lèi)型異常，則pc就指向?qū)?yīng)的地址，強(qiáng)迫cpu從對(duì)應(yīng)地址取指令執(zhí)行，例如：發(fā)生復(fù)位異常，cpu會(huì)從0地址取指令執(zhí)行。irq_handleriqr中斷處理

中斷返回假設(shè)下面為irq中斷處理程序：怎樣才能讓irq中斷發(fā)生后，pc能夠指向irq_handler?8/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程分析：

當(dāng)發(fā)生irq中斷時(shí)，如果cpu打算響應(yīng)該中斷（是不是有時(shí)候還不響應(yīng)呢？有，以后再講）時(shí)，硬件會(huì)強(qiáng)迫pc指向中斷向量表irq的入口，即pc的值變成0x18,此時(shí)cpu會(huì)從0x18取指令執(zhí)行，這一切都是由硬件來(lái)完成，但我現(xiàn)在希望是一旦發(fā)生irq中斷，cpu能夠執(zhí)行irq中斷處理程序，irq中斷產(chǎn)生pc:0x18pc:irq_handler硬件完成我們希望irq中斷發(fā)生時(shí)的pc的值？ldrpc,=irq_handler0x18cpu執(zhí)行該指令9/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程當(dāng)某一類(lèi)型的異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器能夠跳轉(zhuǎn)到異常處理程序的秘密就在于ARM處理器的中斷向量表！地址異常內(nèi)存單元0x00復(fù)位0x04未定義指令0x08軟中斷0x0c預(yù)取指令中止0x10預(yù)取數(shù)據(jù)終止0x14保留0x18IRQ0x1cFIQ發(fā)生了某類(lèi)型異常，則pc就指向?qū)?yīng)的地址，強(qiáng)迫cpu從對(duì)應(yīng)地址取指令執(zhí)行，例如：發(fā)生復(fù)位異常，cpu會(huì)從0地址取指令執(zhí)行。irq_handleriqr中斷處理

中斷返回假設(shè)下面為irq中斷處理程序：ldrpc,=irq_handler10/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程當(dāng)八種類(lèi)型的異常（嚴(yán)格說(shuō)了只有七種）發(fā)生時(shí)，硬件能夠保證cpu執(zhí)行中斷向量表對(duì)應(yīng)入口處的指令，盡管這個(gè)過(guò)程由硬件完成，但為了當(dāng)中斷處理完成后程序員能夠編寫(xiě)正確的返回指令，有必要對(duì)該硬件過(guò)程作一解釋?zhuān)海?）拷貝當(dāng)前CPSR到對(duì)應(yīng)模式的SPSR寄存器中以存儲(chǔ)當(dāng)前程序狀態(tài)，這些信息包括當(dāng)前處理器模式、中斷屏弊位以及控制標(biāo)識(shí)。（2）改變CPSR寄存器的模式位使當(dāng)前處理器工作于對(duì)應(yīng)模式、禁止中斷位，其中，在任何異常情況下都將禁止IRQ請(qǐng)求位，當(dāng)復(fù)位中斷和FIQ中斷發(fā)生時(shí)將禁止FIQ請(qǐng)求位。（3）保存返回地址到對(duì)應(yīng)模式鏈接寄存器（LR）。（4）設(shè)置當(dāng)前程序PC寄存器到中斷向量地址以處理異常。這將強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序中。11/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程到目前為止，解決了當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，cpu如何跳轉(zhuǎn)到異常處理程序問(wèn)題；當(dāng)異常處理結(jié)束了，我們還得讓cpu返回到被中斷的地方繼續(xù)做未完成的工作，這一工作必須全部有程序員完成，一般遵循如下規(guī)則：

當(dāng)一個(gè)中斷異常處理后，將執(zhí)行以下操作以從中斷異常處理程序中返回：（1）從相應(yīng)模式的SPSR寄存器中恢復(fù)CPSR寄存器內(nèi)容。（2）從相應(yīng)模式的鏈接寄存器LR中恢復(fù)PC寄存器以使程序從中斷處重新執(zhí)行。如果在進(jìn)入中斷時(shí)沒(méi)有使用?？臻g來(lái)存儲(chǔ)普通寄存器數(shù)據(jù)，則只需要執(zhí)行以上操作即可。如果在進(jìn)入中斷時(shí)使用了?？臻g來(lái)存儲(chǔ)普通寄存器數(shù)據(jù)，則需要重新加載這些數(shù)據(jù)，例如使用以下指令： LDMFDsp!,{r0-r12,pc}^

以上指令將從SP（堆棧寄存器）所指堆棧空間中恢復(fù)R0~R12寄存器數(shù)據(jù)，并從LR寄存器恢復(fù)PC寄存器，從SPSR_mod中恢復(fù)CPSR寄存器。12/20ARM中斷的響應(yīng)過(guò)程中斷產(chǎn)生cpu中止正在執(zhí)行的事件；自動(dòng)將PC備份到lr;自動(dòng)備份當(dāng)前的cpsr寄存

器到spsr寄存器自動(dòng)修改CPU的模式；自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到中斷向量處；執(zhí)行中斷處理程序：進(jìn)行必要的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)；處理中斷事件中斷返回：恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)；pc跳轉(zhuǎn)到原中斷位置的下

條指令硬件完成程序員完成13/2013/20問(wèn)題的提出當(dāng)某一類(lèi)型的異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器能夠跳轉(zhuǎn)到異常處理程序的秘密就在于ARM處理器的中斷向量表！發(fā)生了某類(lèi)型異常，則pc就指向?qū)?yīng)的地址，強(qiáng)迫cpu從對(duì)應(yīng)地址取指令執(zhí)行，例如：發(fā)生復(fù)位異常，cpu會(huì)從0地址取指令執(zhí)行。irq_handler

iqr中斷處理中斷返回假設(shè)下面為irq中斷處理程序：ldrpc,=irq_handler在每一個(gè)向量處填入什么樣的指令可以使當(dāng)發(fā)生異常時(shí)cpu會(huì)真正跳轉(zhuǎn)到異常中斷處理程序？14/20問(wèn)題的提出安裝ARM的中斷處理程序需要解決兩個(gè)問(wèn)題：在各異常向量對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)處填入什么指令可以讓發(fā)生異常時(shí)cpu可以最終跳轉(zhuǎn)到異常處理程序；什么時(shí)候安裝中斷處理程序；14/20what?when?15/20復(fù)位時(shí)安裝中斷處理程序（靜態(tài)的方式安裝）：方法一 areainit,code,readonly entry bResetHandler bUndefHandler bSwiHandler bPabortHandler bDataHandler b. bIRQHandler bFIQHandler

ResetHandler ;復(fù)位異常處理代碼UndefHandler ;未定義指令處理異常代碼SwiHandler ;軟中斷異常處理代碼PabortHandler ;指令預(yù)取異常代碼DataHandler ;數(shù)據(jù)訪問(wèn)異常代碼IRQHandler ;普通外部中斷處理代碼FIQHandler ;快速中斷處理代碼

end

15/20復(fù)位異常的處理代碼非常重要，系統(tǒng)上電復(fù)位是執(zhí)行，完成的主要功能包括：關(guān)看門(mén)狗、關(guān)中斷、設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘、初始化sdram存儲(chǔ)控制器、設(shè)置棧指針。16/20復(fù)位時(shí)安裝中斷處理程序（靜態(tài)的方式安裝）：方法二areainit,code,readonlyentry

ldr

pc,ResetHandler

ldr

pc,UndefHandler

ldr

pc,SwiHandler

ldr

pc,PabortHandler

ldr

pc,DataHandlerb.

ldr

pc,IRQHandler

ldr

pc,FIQHandler

ResetHandler

dcd

Reset_HandlerUndefHandler

dcd

Undef_HandlerSwiHandler

dcd

Swi_HandlerPabortHandler

dcd

Pabor_tHandlerDataHandler

dcd

Data_HandlerIRQHandler

dcd

IRQ_HandlerFIQHandler

dcd

FIQ_Handler

16/20Reset_Handler ;復(fù)位異常處理代碼Undef_Handler ;未定義指令處理異常代碼Swi_Handler ;軟中斷異常處理代碼Pabort_Handler ;指令預(yù)取異常代碼Data_Handler ;數(shù)據(jù)訪問(wèn)異常代碼IRQ_Handler ;普通外部中斷處理代碼FIQ_Handler ;快速中斷處理代碼

end 17/20復(fù)位時(shí)安裝中斷處理程序（靜態(tài)的方式安裝）：方法三 areainit,code,readonly entry

ldrpc,=ResetHandler

ldrpc,=UndefHandler

ldrpc,=SwiHandler

ldrpc,=PabortHandler

ldrpc,=DataHandle