ARM中断向量表与响应流程【转】 |
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一首先中断向量表定义在哪里?如何加载? 二 中断向量表与中断服务程序 三处理流程 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 一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)
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 二 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: 在0x00000018的地址的跳转指令是:B0x00000600 ; 而0x00000600存放的指令是:ldr r0 =0x004000018; 而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 的vector表是存放在 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。
三处理流程?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中哪一种异常: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注册到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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