ARM Linux中断机制分析

__stubs_start:

/*

* Interrupt dispatcher

*/

vector stub irq,IRQ_MODE,4 //vector_stub是一个宏，展开后是一块代码，后面紧跟着跳转表

.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

……

……

……

……

.globl__stubs_end

__stubs_end:

.equ stubs_offset, __vectors_start + 0x200 - __stubs_start

vector_stub irq, IRQ_MODE, 4展开后如下：

// -------------------------------- begin展开

.align5//将异常入口强制进行2^5字节对齐，即一个cache line大小对齐，出于性能考虑

vector_irq:

sublr, lr, 4//需要调整pc返回值，对于irq异常，将lr减去4，对于其他异常需要作出不同调整

@ Save r0, lr_ (parent PC) and spsr_

@ (parent CPSR)

@

stmiasp, {r0, lr}@ save r0, lr

mrslr, spsr

strlr, [sp, #8]@ save spsr

@ Prepare for SVC32 mode.IRQs remain disabled.

@

mrsr0, cpsr

eorr0, r0, IRQ_MODE ^ SVC_MODE)

msrspsr_cxsf, r0

@ the branch table must immediately follow this code

@

andlr, lr, #0x0f

movr0, sp

ldrlr, [pc, lr, lsl #2]

movspc, lr@ branch to handler in SVC mode

// -------------------------------- end展开

异常向量表的拷贝过程用图表示比较清晰，如下图所示：

图一 向量表搬移及offset偏移量计算示图

图一说明：上面两条有方向的横线，横线方向代表地址生长方向，下面那个是Code/Load视图，是搬移前的代码在生成的二进制内核中的组织情况，上面的Exec view是代码在内存中开始执行后的分配情况。

2.linux对ARM异常、中断的处理流程

2.1当IRQ发生时，硬件完成的操作

R14_irq= address of next instruction to be executed + 4/*将寄存器lr_mode设置成返回地址*/

SPSR_irq = CPSR /*保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位*/

CPSR[4:0] = 0b10010 /*设置当前程序状态寄存器CPSR中相应的位进入IRQ模式*/

CPSR[5] = 0 /*在ARM状态执行*/

/*CPSR[6] 不变*/

CPSR[7] = 1 /*禁止正常中断*/

If high vectors configured then

PC=0xFFFF0018 /*将程序计数器(PC)值设置成该异常中断的中断向量地址，从

*而跳转到相应的异常中断处理程序处执行，对于ARMv7向量表普遍是0xFFFF0018

*/

else

PC=0x00000018

2.2 指令流跳转过程

以上CPU操作完成后，PC跳转到0xFFFF0018，该地址就是指令W(b) vector_irq + stubs_offset所在地址。然后跳转到vector_stub irq,IRQ_MODE, 4，去执行相应的异常、中断处理函数。

接下来具体看代码：

stubs_offset只是个偏移量，用来修正跳转地址的，主要的操作是vector_irq执行。vector_irq是由宏vector_stub irq,IRQ_MODE,4（IRQ_MODE在include\asm\ptrace.h中定义：0x12）生成。以下是vector_irq生成后的代码(汇编代码中，@开始的语句、//、//都代表注释)：

异或运算是可以交换位置的，也即A^B^C等价于A^C^B。所以这里的r0^( IRQ_MODE ^ SVC_MODE| PSR_ISETSTATE)等价于r0^ IRQ_MODE ^SVC_MODE，由于r0的低5位模式位与IRQ_MODE相同，所以r0^ IRQ_MODE的运算结果的低5位全被清零，然后再^SVC_MODE，也即低5位被设置为SV