ARM中断向量表与响应流程【转】

转自:http://blog.csdn.net/honour2sword/article/details/40213417

首先中断向量表定义在哪里?如何加载?

  中断向量表与中断服务程序

处理流程

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首先中断向量表定义在哪里?__vectors_start

首先中断向量表定义的是什么?定义的就是中断服务程序的跳转指令因为每个中断向量在向量表中只有一个字节的存储空间,只能存放一条指令,所以通常存放跳转指令,使程序跳转到存储器的其他地方,再执行中断处理。这里cpu就可以找中断服务程序,跳转指令如例如:

LDRPC, =ISR_HANDLER;

或者

指令与不同的cpu平台有关系。

 

1.1 vector表定义的方式:往往是变量地址:

如 .

 .globl      __vectors_start  定义__vectors_start符号,这样外部程序可以访问到。entry-armv.S

__vectors_start:

       swi  SYS_ERROR0

       b    vector_und + stubs_offset

       ldr  pc, .LCvswi + stubs_offset

       b    vector_pabt + stubs_offset

       b    vector_dabt + stubs_offset

       b    vector_addrexcptn + stubs_offset

       b    vector_irq + stubs_offset

       b     vector_fiq + stubs_offset

ARM的异常处理向量表在entry-armv.S文件中:

1.2 中断向量表 类型

 

                   From ARM

 

       .globl      __vectors_start  定义__vectors_start符号,这样外部程序可以访问到。

__vectors_start:定义异常(地址逻辑自上而下0x00----0x1c)跟具体的cpu特性有关

 ARM(        swi        SYS_ERROR0        )向量0:reset,但是这里被修改了,如果是cpu跑到了0地址,用软件中断SYS_ERROR0来处理.

 THUMB(        svc        #0                )向量1

 THUMB(        nop                        )向量2

W(b)        vector_und+ stubs_offset  向量3 #未定义指令异常

W(ldr)        pc,.LCvswi + stubs_offset  向量4#软中断

W(b)        vector_pabt+ stubs_offset  #向量5指令预取异常中断(Prefetch Abort)

W(b)        vector_dabt+ stubs_offset   #向量6数据中止

W(b)        vector_addrexcptn+ stubs_offset  #向量7地址异常Thesearen't too critical.

W(b)        vector_irq+ stubs_offset  #向量8.IRQ(一般中断)

W(b)        vector_fiq+ stubs_offset  #向量9  FIQ(快速中断)

 

 

/*关于.globl指令:

    .global/.globl 命令

 

    .global symbol

 

    .global 使得连接程序(ld)能够识别symbl

    声明symbol是全局可见的标号_start是GNU链接器用来指定第一个要执行指令所必须的,同样的是全局可见的(并且只能出现在一个模块中)

 

    例如:

        .global_start    #定义_start为外部程序可以访问的标签

 

__vectors_start符号,又存放在哪里呢?

有不同的方式,可以指定加载的ram地址,如\kernel\arch\c6x\kernel平台

SECTIONS

{

/*

 * Start kernel read only segment

 */

READONLY_SEGMENT_START

 

.vectors :

{

_vectors_start =.;

*(.vectors)

. = ALIGN(0x400);

_vectors_end = .;

}

指定好了vector在内核镜像加载到内存后的地址0x400

 

但是arm就不指定,如下,在启动之后存放的地址:

//中断服务处理程序

    c000b500 T__kuser_helper_start

    c000b500 t__kuser_memory_barrier

    c000b520 t__kuser_cmpxchg

    c000b540 t__kuser_get_tls

    c000b55c t__kuser_helper_version

    c000b560 T__kuser_helper_end

    c000b560 T __stubs_start //中断服务处理程序

    c000b560 tvector_irq

    c000b5e0 tvector_dabt

    c000b660 tvector_pabt

    c000b6e0 tvector_und

    c000b760 tvector_fiq

    c000b764 tvector_addrexcptn

    c000b784 T__stubs_end

   c000b784 T __vectors_start中断向量表的起始地址 32字节

    c000b7a4 T__vectors_end

 

 

2.其次 向量表在系统bootup的时候被链接在哪里?

/out/target/product/huaqin82_cwet_kk/obj/KERNEL_OBJ/arch/arm/kernel/entry-armv.o  打包成build-in.o

 

3,最后内核建立向量表vector的拷贝

__trap_init函数填充后的向量表如下:

虚拟地址

异常

 处理汇编代码

0xffff0000

reset swi

SYS_ERROR0

0xffff0004

 undefined

b __real_stubs_start + (vector_undefinstr - __stubs_start)

0xffff0008

软件中断

ldr pc, __real_stubs_start + (.LCvswi - __stubs_start)

0xffff000c

取指令异常

b __real_stubs_start + (vector_prefetch - __stubs_start)

0xffff0010

数据异常

b __real_stubs_start + (vector_data - __stubs_start)

0xffff0014

 reserved

 b __real_stubs_start + (vector_addrexcptn - __stubs_start)

0xffff0018

irq

b __real_stubs_start + (vector_IRQ - __stubs_start)

0xffff001c

Fiq

 b __real_stubs_start + (vector_FIQ - __stubs_start)

 

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  中断向量表与中断服务程序

总的来说对于中断向量表的定义和存放(加载)和处理流程如下:

首先理解相关概念:

 

中断控制器

负责(1)屏蔽和过滤中断信号(2)唤醒cpu。

分为向量中断模式和非向量中断模式:

---向量中断模式用于RESET、NMI、异常处理。当向量中断产生时,控制器直接将PC赋值,如IRQ异常 跳到0x0000000d处,而在0x0000000d地址处通常放置ISR服务程序地址LDR PC, =ISR_HANDLER。

 

---非向量中断模式,有一个寄存器标识位,跳转到统一的函数地址,此函数通过判别寄存器标识位和优先级关系进行中断-处理。

跳转指令:

我分为两种:

 1是中断控制器的跳转指令(实际上编译好的机器码):为何需要?

因为当cpu在中断发生的时候,cpu如何知道把pc指针执行哪里去执行指令呢。所以通过中断控制器的跳转指令帮助把cpu的执行指针pc,执行相应的中断向量表。  

 

2是cpu相关的跳转指令,如arm处理器:b   bl ,ldr等:完成跳转到不同的中断服务处理程序。

 

 

 

 

1中断服务程序 定义在哪里?如arm的dataabort异常处理程序:

首先跳转指令:b  vector_dabt + stubs_offset  ---->这个地址的指令定义也在entry-armv.S:

       vector_stub     dabt, ABT_MODE,8

----》__dabt_svc (内核模式发生dataabort) 或者 __dabt_usr(用户模式发生dataabort)

-----》dabt_helper是一个宏--->bl        CPU_DABORT_HANDLER

 

2)存放(加载)的地址?中断向量表定义好了之后,存放了ram的哪里呢?也就是__vectors_start存在内存什么地址?

 

答案:可以定在你需要的任何可访问ram地址(这里指的虚拟地址,不是物理ram地址)。

 

例子1 :单片机

非向量中断模式

假定非向量中断表定义在0x00400000开始的外部RAM空间:

                                  引用网络 图2  中断解析示例流程 

 

图2中实线表示的流程都用ARM汇编语言编写,一般作为boot代码的一部分放在系统的底层模块中。

填写向量表的操作可以在上层应用程序中方便地实现,比如在C语言中: *( int *(0x00400018)) = (int) ISR_IRQ

这样就将IRQ中断的服务程序入口地址0x00300260)填写到中断向量表中的固定地址0x00400018开始的4字节空间了。 

 

简单说就是:

0x00000018的地址的跳转指令是:B0x00000600 

0x00000600存放的指令是:ldr r0 =0x004000018

 0x004000018 存放的是0x00300260:=中断的服务程序ISR_IRQ的入口地址0x00300260

 

 

例子2:

ARM vector是存放在

    c000b500 T__kuser_helper_start

    c000b500 t__kuser_memory_barrier

    c000b520 t__kuser_cmpxchg

    c000b540 t__kuser_get_tls

    c000b55c t__kuser_helper_version

    c000b560 T__kuser_helper_end

   c000b560 T __stubs_start

    c000b560 tvector_irq

    c000b5e0 tvector_dabt

    c000b660 tvector_pabt

    c000b6e0 tvector_und

    c000b760 tvector_fiq

    c000b764 tvector_addrexcptn

    c000b784 T__stubs_end

   c000b784 T __vectors_start中断向量表的起始地址

   c000b7a4 T __vectors_end

内核建立vector的拷贝

__trap_init函数填充后的向量表如下:

虚拟地址

异常

 处理汇编代码

0xffff0000

reset swi

SYS_ERROR0

0xffff0004

 undefined

b __real_stubs_start + (vector_undefinstr - __stubs_start)

0xffff0008

软件中断

ldr pc, __real_stubs_start + (.LCvswi - __stubs_start)

0xffff000c

取指令异常

b __real_stubs_start + (vector_prefetch - __stubs_start)

0xffff0010

数据异常

b __real_stubs_start + (vector_data - __stubs_start)

0xffff0014

 reserved

 b __real_stubs_start + (vector_addrexcptn - __stubs_start)

0xffff0018

irq

b __real_stubs_start + (vector_IRQ - __stubs_start)

0xffff001c

Fiq

 b __real_stubs_start + (vector_FIQ - __stubs_start)

---为何内核要拷贝到0xffff0000?这个是arm cpu的规定:对于ARMv4及其以上的版本,异常向量表的起始位置由协处理器15(cp15)的控制寄存器(c1)里的V位(bit13)有关,当V=0时,异常向量表的起始位置在0x00000000,而当V=1时,异常向量表就起始于0xffff0000位置。当有异常发生时,处理器会跳转到对应的0xffff0000起始的向量处取指令,然后,通过b指令散转到异常处理代码.因为ARM中b指令是相对跳转,而且只有+/-32MB的寻址范围,所以把__stubs_start~__stubs_end之间的异常处理代码复制到了0xffff0200起始处.这里可直接用b指令跳转过去,这样比使用绝对跳转(ldr)效率高。

 

处理流程?cpu发生中断的时候,PC指针如何知道到0x000000-0x0000001c(linux内核copy到0xffff0000)的 地址(也就是到中断向量表vector哪一种异常:swi,数据异常,irq等)去执行中断跳转指令呢?

答案是:中断控制器完成。如下:

                                                                                          上图(来自网络ppt)

向量中断模式用于RESET、NMI、异常处理。当向量中断产生时,控制器直接将PC赋值,如跳到0x0000000d处,而在0x0000000d地址处通常放置ISR服务程序地址。

 

处理流程分为两部分:如下

 

1。硬件部分EINT orIRQ硬件信号-----》中断控制器跳转---到对应的异常----(硬件do it-----》改变pc指针的地址------

2。软件部分:中断向量表跳转指令(如b __real_stubs_start)-------》对应的中断处理程序,比如一般的irq流程 ---entry-armv.S@  -----vector_stub        irq,IRQ_MODE, 4

-).macrovector_stub, name, mode, correction=0完成中断现场保护,CPU异常模式切换

-) 根据进入中断前的工作模式不同,程序下一步将跳转到_irq_usr、或__irq_svc等位置

.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)

 

 ----》__irq_usr定义如下:

__irq_usr:

usr_entry

kuser_cmpxchg_check

irq_handler

get_thread_infotsk

mov        why,#0

b        ret_to_user_from_irq

 UNWIND(.fnend                )

ENDPROC(__irq_usr)

 

          -----》irq_handler定义如下:

.macro        irq_handler

#ifdefCONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER

ldr        r1,=handle_arch_irq

mov        r0,sp

adr        lr,BSYM(9997f)

ldr        pc,[r1]

#else

arch_irq_handler_default

#endif

 

----》arm/include/asm/entry-macro-multi.S:6:@        .macro        arch_irq_handler_default

.macro        arch_irq_handler_default

get_irqnr_preambler6, lr

1:        get_irqnr_and_base r0, r2, r6, lr

#get_irqnr_and_base函数完成获取IRQ中断号(irq number,依赖不同的soc的中断控制器

movne        r1,sp

@

@ routine calledwith r0 = irq number, r1 = struct pt_regs *

@

adrne        lr,BSYM(1b)

bne        asm_do_IRQ

 

/*get_irqnr_and_base实现是依赖具体的硬件的,对于pxa270 cpu,其实现如下:

.macro get_irqnr_and_base, irqnr, irqstat, base, tmp

mov /base,#io_p2v(0x40000000) @ IIR Ctl = 0x40d00000

add /base, /base,#0x00d00000

ldr /irqstat,[/base, #0] @ ICIP

ldr /irqnr,[/base, #4] @ ICMR

ands /irqstat,/irqstat, /irqnr

beq 1001f /* 没找到中断,跳转*/

rsb /irqnr,/irqstat, #0

and /irqstat,/irqstat, /irqnr

clz /irqnr,/irqstat

rsb /irqnr,/irqnr, #(31 - PXA_IRQ_SKIP)

#ifdefCONFIG_CPU_BULVERDE

b 1002f

#endif

1001:

1002:

.endm

.macroirq_prio_table

.endm

*/

 

接着---》asm_do_IRQ:-->handle_IRQ()------>执行request_irq()注册的中断。

 

补充,EINT 是共享一个IRQ,所以要到对应的IRQ handle里面,再处理不同的EINT handler,,如MTK

void mt_eint_registration(unsignedint eint_num, unsigned int flag,#eint注册IRQ:MT_EINT_IRQ_ID

              void(EINT_FUNC_PTR) (void), unsigned int is_auto_umask)

{

。。。。。。

       EINT_FUNC.eint_func[eint_num] = EINT_FUNC_PTR;

       spin_unlock(&eint_lock);

       EINT_FUNC.eint_auto_umask[eint_num] = is_auto_umask;

       mt_eint_ack(eint_num);

 

mt_eint_isr(){

...

...        

if(EINT_FUNC.eint_func[index]) {

                   EINT_FUNC.eint_func[index] ();

 

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posted @ 2017-12-12 17:46  sky-heaven  阅读(4346)  评论(0编辑  收藏  举报