异常中断处理
来源:互联网 发布:毕博网络教学平台 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 07:46
一、中断的方式获取键值的流程(单片机的处理方法:):
1.按键按下
2.CPU发生中断->跳到异常向量的入口执行
3.b 函数,跳转到相关异常的函数中执行相关操作,
异常函数所要做的事情:
1.保存被中断的现场
2.执行中断处理函数
3.恢复现场
下面举个例子:
假如出现的IRQ中断,就会跳转到0x18的地址(这个地址是由arm920t处理器定死的)去执行
相关的操作
@ 0x18: 中断模式的向量地址 b HandleIRQ接着:HandleIRQ: sub lr, lr, #4 @ 计算返回地址 stmdb sp!, { r0-r12,lr } @ 保存使用到的寄存器,r0-r12 和lr @ 注意,此时的sp是中断模式的sp @ 初始值是上面设置的3072 ldr lr, =int_return @ 设置调用ISR即EINT_Handle函数后的返回地址 ldr pc, =EINT_Handle @ 调用中断服务函数,在interrupt.c中int_return: ldmia sp!, { r0-r12,pc }^ @ 中断返回, ^表示将spsr的值复制到cpsr
sub lr, lr, #4 @ 计算返回地址
原因:在执行每条指令之前(前提是已经走到了当前指令的地址),就会判断有无中断发生,有中断发生就会跳转到中断的地址去执行(结果当前指令没有被执行),而lr存放的是当前指令的下一条指令的地址。如果要从中断子程序中返回的话,就要将lr = lr - 4(当前指令的地址)。
ARM体系的CPU有7种工作模式:
1.用户模式(usr):ARM处理器正常的程序执行状态
2.快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道处理
3.中断模式(irq):用于通用的中断处理
4.管理模式(svc):操作系统使用的保护模式
5.数据访问终止模式(abt):当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护
6.系统模式(sys):运行具有特权的操作系统任务
7.未定义指令中止模式(und):当未定义的指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理器的软件仿真
几个特殊的寄存器:
R13(sp):栈指针寄存器,通常被用于保存栈指针
R14(lr):程序连接寄存器或连接寄存器,当执行bl子程序调用指令的时候,R14(lr)会得到R15(PC程序计数器)的备份。当发生中断或异常的时候,对应的R14_svc,R14_irq,R14_fiq,R14_abt,R14_und中会保存前一工作模式下的R15(PC)的值
R15(PC):程序计数器,是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。单片机及汇编语言中常称作PC(Program Counter)。
CPSR(当前程序状态寄存器):标示了当前处于什么的状态的工作模式
SPSR(保存的程序状态寄存器):保存了当前工作模式的前一个工作模式的cpsr的值。比如当前工作模式是svc,前面一个工作模式是usr,则SPSR_svc的值就是usr模式下载CPSR值,这样当svc模式想恢复到usr模式的话,只需要将SPSR的值恢复到CPSR中即可
总结一下:
当一个异常发生的时候,CPU将切换到相应的工作模式,
以arm920t cpu为例,它所要做的事情为:
1.将异常工作模式的连接寄存器R14(lr)中保存之前工作模式下一条即将执行的指令的地址。(由于发生中断,当前指令没有执行,就要将R14中保存之前工作模式的当前指令地址)
2.将CPSR的值复制到异常模式下的SPSR
3.将CPSR的工作模式位设置为这个异常对应的工作模式
4.PC的值等于这个异常模式在异常向量表中的地址,即跳转去执行异常向量表中的相应指令
相反,从异常工作模式退出回到之前的工作模式时,需要的工作为:
1.前面进入异常模式时,连接寄存器中保存了前一工作模式的一个指令地址,将它减去一个适当的值(参考下表)后付给PC寄存器
2.将SPSR的值复制回CPSR
二、中断在内核中的处理方式(参考开发手册第20章)
1.异常向量(由trap_init构造),这个函数将中断向量表放在了一个固定的地方。 b vector_irq + offset
2.vector_irq,由宏vector_stub irq实现,保存现场
3.执行c函数do-asm_IRQ
下面具体分析一下:
linux内核对异常的设置:
内核在start_kernel函数(init/Main处理函数.c)中调用trap_init,init_IRQ两个函数来设置异常的
trap_init
asmlinkage void __init start_kernel(void){... trap_init(); init_IRQ();...}
trap_init的实现如下:
void __init trap_init(void){... unsigned long vectors = CONFIG_VECTORS_BASE;//#define CONFIG_VECTORS_BASE 0xffff0000,这个地址用于存放中断向量表的地址 extern char __stubs_start[], __stubs_end[]; extern char __vectors_start[], __vectors_end[]; extern char __kuser_helper_start[], __kuser_helper_end[]; int kuser_sz = __kuser_helper_end - __kuser_helper_start; /* * Copy the vectors, stubs and kuser helpers (in entry-armv.S) * into the vector page, mapped at 0xffff0000, and ensure these * are visible to the instruction stream. */ memcpy((void *)vectors, __vectors_start, __vectors_end - __vectors_start);//这个就是对中断向量进行放置的操作 memcpy((void *)vectors + 0x200, __stubs_start, __stubs_end - __stubs_start); memcpy((void *)vectors + 0x1000 - kuser_sz, __kuser_helper_start, kuser_sz);...}}这个函数被用来设置各种异常的处理向量,其中就包括了中断向量(_vectors_start到_vector_end之间的变量)。
所谓"向量",就是一些安放在固定位置的代码,当发生异常的时候,CPU会自动执行这些固定位置上的指令。ARM架构CPU的异常向量的基址可以是0x00000000,也可以是0xffff0000,在linux内核中使用0xffff0000.trap_init函数的作用就将异常向量复制到了0xffff0000.
如下:
memcpy((void *)vectors, __vectors_start, __vectors_end - __vectors_start);
使用si搜索:__vectors_start发现在arch\arm\kernel\entry-armv.S里面定义如下:
.globl __vectors_start__vectors_start: swi SYS_ERROR0 ////复位时,CPU将执行这条指令 b vector_und + stubs_offset //未定义异常时,CPU将执行这条指令 ldr pc, .LCvswi + stubs_offset // swi异常 b vector_pabt + stubs_offset // 指令预取中止 b vector_dabt + stubs_offset // 数据访问中止 b vector_addrexcptn + stubs_offset //没使用到 b vector_irq + stubs_offset //irq异常 b vector_fiq + stubs_offset //fiq异常 .globl __vectors_end__vectors_end: .data .globl cr_alignment .globl cr_no_alignmentcr_alignment: .space 4cr_no_alignment: .space 4
上面的注释就是中断向量表,如果cpu发生了中断就会跳转到相应的地址去执行相应的操作,下表显示了arm架构在linux中的异常处理体系结构:
init_IRQ
用来初始化中断处理体系结构,定义在 arch\arm\kernel\Irq.c
void __init init_IRQ(void){int irq;for (irq = 0; irq < NR_IRQS; irq++) //初始化irq_desc结构数组中的每一项的中断状态irq_desc[irq].status |= IRQ_NOREQUEST | IRQ_NOPROBE;#ifdef CONFIG_SMPbad_irq_desc.affinity = CPU_MASK_ALL;bad_irq_desc.cpu = smp_processor_id();#endifinit_arch_irq();//这个函数是和架构相关的中断初始化函数,}init_arch_irq在 arch\arm\kernel\Setup.c中指向了mdesx->init_irq
void __init setup_arch(char **cmdline_p){...init_arch_irq = mdesc->init_irq;//这个init_irq对应于:MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")中的.init_irq...}setup_arch在start_kernel中被调用:
asmlinkage void __init start_kernel(void){...setup_arch(&command_line);...}.init_irq所在的地方:
MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")/* Maintainer: Ben Dooks <ben@fluff.org> */.phys_io= S3C2410_PA_UART,.io_pg_offst= (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,.boot_params= S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,.init_irq= s3c24xx_init_irq,.map_io= smdk2440_map_io,.init_machine= smdk2440_machine_init,.timer= &s3c24xx_timer,MACHINE_END
下面看下s3c24xx_init_irq是如何进行初始化的:
在单片机中,中断处理有如下过程:
1.分辨是哪个中断
2.调用处理函数
3.清中断
在linux中也是如此:1.首先清中断
2.注册中断处理函数
3.调用处理函数,在do_asm_IRQ中实现
void __init s3c24xx_init_irq(void){unsigned long pend;unsigned long last;int irqno;int i;irqdbf("s3c2410_init_irq: clearing interrupt status flags\n");/* first, clear all interrupts pending... 首先清中断*/last = 0;for (i = 0; i < 4; i++) {pend = __raw_readl(S3C24XX_EINTPEND);if (pend == 0 || pend == last)break;__raw_writel(pend, S3C24XX_EINTPEND);printk("irq: clearing pending ext status %08x\n", (int)pend);last = pend;}。。。。/* register the main interrupts 然后注册中断处理函数*/ 。。。。。/* register the uart interrupts */irqdbf("s3c2410: registering external interrupts\n");for (irqno = IRQ_S3CUART_RX0; irqno <= IRQ_S3CUART_ERR0; irqno++) {irqdbf("registering irq %d (s3c uart0 irq)\n", irqno);set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_uart0);//设置底层硬件set_irq_handler(irqno, handle_level_irq);//设置中断处理函数,就是将相应的handle付接到desc上set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);//设置flags} 。。。。irqdbf("s3c2410: registered interrupt handlers\n");}
二、假如有个按键按下,则会触发中断向量表,执行跳转动作:
b vector_irq + stubs_offset以vector_irq(这就是中断处理)为例:
它是通过vector_stub来定义的,先看下这个宏的定义:
.macro vector_stub, name, mode, correction=0 .align 5vector_\name: .if \correction sub lr, lr, #\correction .endif @ @ Save r0, lr_<exception> (parent PC) and spsr_<exception> @ (parent CPSR) @ stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr mrs lr, spsr str lr, [sp, #8] @ save spsr @ @ Prepare for SVC32 mode. IRQs remain disabled. @ mrs r0, cpsr eor r0, r0, #(\mode ^ SVC_MODE) msr spsr_cxsf, r0 @ @ the branch table must immediately follow this code @ and lr, lr, #0x0f mov r0, sp ldr lr, [pc, lr, lsl #2] movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode .endm
中断的处理:
/* * Interrupt dispatcher */ vector_stub irq, IRQ_MODE, 4 .long __irq_usr @ 0 (USR_26 / USR_32) .long __irq_invalid @ 1 (FIQ_26 / FIQ_32) .long __irq_invalid @ 2 (IRQ_26 / IRQ_32) .long __irq_svc @ 3 (SVC_26 / SVC_32) .long __irq_invalid @ 4 .long __irq_invalid @ 5 .long __irq_invalid @ 6 .long __irq_invalid @ 7 .long __irq_invalid @ 8 .long __irq_invalid @ 9 .long __irq_invalid @ a .long __irq_invalid @ b .long __irq_invalid @ c .long __irq_invalid @ d .long __irq_invalid @ e .long __irq_invalid @ f展开如下:
vector_stub irq, IRQ_MODE, 4 .macro vector_stub, name, mode, correction=0 .align 5vector_irq: .if 4 sub lr, lr, #4 //计算中断返回地址 .endif @ @ Save r0, lr_<exception> (parent PC) and spsr_<exception> @ (parent CPSR) @
//保存中断返回的地址和之前工作模式的spsr stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr mrs lr, spsr str lr, [sp, #8] @ save spsr @ @ Prepare for SVC32 mode. IRQs remain disabled. @
//设置svc32模式 mrs r0, cpsr eor r0, r0, #(\mode ^ SVC_MODE) msr spsr_cxsf, r0 @ @ the branch table must immediately follow this code @ and lr, lr, #0x0f mov r0, sp ldr lr, [pc, lr, lsl #2] movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode .endm /*下面是中断向量表*/ //在用户模式执行了irq指令 .long __irq_usr @ 0 (USR_26 / USR_32) //在FIQ模式下执行irq指令 .long __irq_invalid @ 1 (FIQ_26 / FIQ_32) //在IRQ模式下执行了irq指令 .long __irq_invalid @ 2 (IRQ_26 / IRQ_32) //在管理模式下执行了irq指令 .long __irq_svc @ 3 (SVC_26 / SVC_32) .long __irq_invalid @ 4 .long __irq_invalid @ 5 .long __irq_invalid @ 6 .long __irq_invalid @ 7 .long __irq_invalid @ 8 .long __irq_invalid @ 9 .long __irq_invalid @ a .long __irq_invalid @ b .long __irq_invalid @ c .long __irq_invalid @ d .long __irq_invalid @ e .long __irq_invalid @ f
vector_stub宏的功能是:计算处理完异常后的返回地址,保存一些寄存器,然后进入管理模式,最后根据被中断的工作模式调用上面的某个分支。
假如进入其中一个分支__irq_usr
__irq_usr: usr_entry //对栈进行设置,来调用c函数#ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS bl trace_hardirqs_off#endif get_thread_info tsk#ifdef CONFIG_PREEMPT ldr r8, [tsk, #TI_PREEMPT] @ get preempt count add r7, r8, #1 @ increment it str r7, [tsk, #TI_PREEMPT]#endif
irq_handler //这是一个宏
#ifdef CONFIG_PREEMPT ldr r0, [tsk, #TI_PREEMPT] str r8, [tsk, #TI_PREEMPT] teq r0, r7 strne r0, [r0, -r0]#endif#ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS bl trace_hardirqs_on#endif
mov why, #0 b ret_to_user
.ltorg
irq_handler的定义:
.macro irq_handler get_irqnr_preamble r5, lr1: get_irqnr_and_base r0, r6, r5, lr movne r1, sp @ @ routine called with r0 = irq number, r1 = struct pt_regs * @// 获取中断号,pt_regs结构体指针 adrne lr, 1b bne asm_do_IRQ //调用c函数asm_do_IRQ#ifdef CONFIG_SMP /* * XXX * * this macro assumes that irqstat (r6) and base (r5) are * preserved from get_irqnr_and_base above */ test_for_ipi r0, r6, r5, lr movne r0, sp adrne lr, 1b bne do_IPI#ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS test_for_ltirq r0, r6, r5, lr movne r0, sp adrne lr, 1b bne do_local_timer#endif#endif .endm
get_irqnr_preamble和get_irqnr_and_base是个宏(这个是和具体的平台有关, include\asm-arm\arch-s3c2410\entry-macro.S):
定义如下:
.macro get_irqnr_preamble, base, tmp.endm宏get_irqnr_preamble没有做任何事
get_irqnr_and_base获取了中断号,中断状态flag,对中断号一一的比对,成功比对后退出
.macroget_irqnr_and_base, irqnr, irqstat, base, tmpmov\base, #S3C24XX_VA_IRQ@@ try the interrupt offset register, since it is thereldr\irqstat, [ \base, #INTPND ]teq\irqstat, #0beq1002fldr\irqnr, [ \base, #INTOFFSET ]mov\tmp, #1tst\irqstat, \tmp, lsl \irqnrbne1001f@@ the number specified is not a valid irq, so try@@ and work it out for ourselvesmov\irqnr, #0@@ start here@@ work out which irq (if any) we gotmovs\tmp, \irqstat, lsl#16addeq\irqnr, \irqnr, #16moveq\irqstat, \irqstat, lsr#16tst\irqstat, #0xffaddeq\irqnr, \irqnr, #8moveq\irqstat, \irqstat, lsr#8tst\irqstat, #0xfaddeq\irqnr, \irqnr, #4moveq\irqstat, \irqstat, lsr#4tst\irqstat, #0x3addeq\irqnr, \irqnr, #2moveq\irqstat, \irqstat, lsr#2tst\irqstat, #0x1addeq\irqnr, \irqnr, #1@@ we have the value1001:adds\irqnr, \irqnr, #IRQ_EINT01002:@@ exit here, Z flag unset if IRQ.endm中断号获取后,就调用asm_do_IRQ了
下面了解下asm_do_IRQ
/* * do_IRQ handles all hardware IRQ's. Decoded IRQs should not * come via this function. Instead, they should provide their * own 'handler' */asmlinkage void __exception asm_do_IRQ(unsigned int irq, struct pt_regs *regs){struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);struct irq_desc *desc = irq_desc + irq;//根据发生中断的中断号找到对应的irq_desc/* * Some hardware gives randomly wrong interrupts. Rather * than crashing, do something sensible. */if (irq >= NR_IRQS)desc = &bad_irq_desc;irq_enter();desc_handle_irq(irq, desc); //找到desc后,对发出的中断进行处理,下面分析/* AT91 specific workaround */irq_finish(irq);irq_exit();set_irq_regs(old_regs);}
先看下irq_desc的定义:
struct irq_desc {irq_flow_handler_thandle_irq; //当前中断的处理函数入口struct irq_chip*chip; //底层的硬件访问。。。const char*name; //中断的名称} ____cacheline_internodealigned_in_smp;desc_handle_irq的实现:
static inline void desc_handle_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc){desc->handle_irq(irq, desc);//调用desc中的handle_irq进行处理}
Linux:
1.asm_do_IRQ
2.desc->handle_irq()
3.irq_desc[] s3c24xx_init_irq
参考网址:http://minano-notebook.wikidot.com/linux-interrupt
handle_edge_irq
1.desc->chip->ack(irq) :清中断
2.handle_IRQ_event :处理中断
取出action链表中的成员
执行action->handler
按下按键
1.CPU进入异常模式: b vector_irq + 偏移
2.最终调用到__irq_usr --> irq_handler -->asm_do_IRQ
3.irq_desc[irq] -> handle_irq,其中:handle_irq在s3c24xx_init_irq进行初始化
如何自己分配一个中断和其中断处理函数
request_irq(irq,handle,irqflags,devname,dev_id)
1.分配一个irqaction结构
2.setup_irq(irq,action):
a.在irq_desc[irq]->action链表中加入action
b.desc->chip->settype()
c.desc->chip->startup/enable
free_irq(irq,dev-id)
dev_id:用于共享中断,因为有可能很多中断源共享一个中断号
总结:
1.request_irq(irq,handler,flags,name,dev_id)
a.分配一个irqaction
b.把这个结构放入irq-desc[irq]
action链表
c. 设置引脚,使能中断
2.free_irq(irq,dev-id)
a.出链表
b.禁止中断
- s3c2410 中断异常处理
- s3c2410 中断异常处理
- s3c2410 中断异常处理
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- ARM异常中断处理概述
- 6410之异常中断处理
- 中断和异常的处理
- 中断和异常的处理
- spine-corona
- 虚拟机下 运行交叉编译QT程序 与 PC环境 命令
- 用指针实现实参值的变换
- WinSock IO模型一: select 模型
- C# 语音功能
- 异常中断处理
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- VC6.0下PHP扩展开发详细教程
- 【原】Silverlight内存泄漏原因、检测及解决(Memory Leak of Silverlight:Reason、Detection and Solving)
- modprobe word_count
- C语言程序设计课后作业3
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