ARM Linux 中断向量表建立流程

本文分析基于linux2.4.19 source，pxa 270 cpu．

ARM linux内核启动时，通过start_kernel()->trap_init()的调用关系，初始化内核的中断异常向量表．

／* arch/arm/kernel/traps.c */
void __init trap_init(void)
{
extern void __trap_init(unsigned long);
unsigned long base = vectors_base();

__trap_init(base);
if (base != 0)
oopsprintk(KERN_DEBUG "Relocating machine vectors to 0x%08lxn", base);
#ifdef CONFIG_CPU_32
modify_domain(DOMAIN_USER, DOMAIN_CLIENT);
#endif
}

vectors_base是一个宏，它的作用是获取ARM异常向量的地址，该宏在include/arch/asm-arm/proc-armv/system.h中定义：
extern unsigned long cr_no_alignment;/* defined in entry-armv.S */
extern unsigned long cr_alignment;/* defined in entry-armv.S */

#if __LINUX_ARM_ARCH__ >= 4
#define vectors_base()((cr_alignment & CR_V) ? 0xffff0000 : 0)
#else
#define vectors_base()(0)
#endif

对于ARMv4以下的版本，这个地址固定为0；ARMv4及其以上的版本，ARM异常向量表的地址受协处理器CP15的c1寄存器(control register)中V位(bit[13])的控制，如果V=1，则异常向量表的地址为0x00000000~0x0000001C；如果V=0,则为:0xffff0000~0xffff001C。（详情请参考ARM Architecture Reference Manual)
　　下面分析一下cr_alginment的值是在哪确定的，我们在arch/arm/kernel/entry-armv.S找到cr_alignment的定义：
.globl SYMBOL_NAME(cr_alignment)
.globl SYMBOL_NAME(cr_no_alignment)
SYMBOL_NAME(cr_alignment):
.space 4
SYMBOL_NAME(cr_no_alignment):
.space 4
　　分析过head-armv.S文件的朋友都会知道，head-armv.S是非压缩内核的入口：

１ .section ".text.init",#alloc,#execinstr
２ .type stext, #function
３ENTRY(stext)
４ mov r12, r0
５
６ mov r0, #F_BIT | I_BIT | MODE_SVC @ make sure svc mode
７ msr cpsr_c, r0 @ and all irqs disabled
８ bl __lookup_processor_type
９ teq r10, #0 @ invalid processor?
10 moveq r0, #p @ yes, error p
11 beq __error
12 bl __lookup_architecture_type
13 teq r7, #0 @ invalid architecture?
14 moveq r0, #a @ yes, error a
15 beq __error
16 bl __create_page_tables
17 adr lr, __ret @ return address
18 add pc, r10, #12 @ initialise processor
19 @ (return control reg)
20
21 .type __switch_data, %object
22__switch_data: .long __mmap_switched
23 .long SYMBOL_NAME(__bss_start)
24 .long SYMBOL_NAME(_end)
25 .long SYMBOL_NAME(processor_id)
26 .long SYMBOL_NAME(__machine_arch_type)
27 .long SYMBOL_NAME(cr_alignment)
28 .long SYMBOL_NAME(init_task_union)+8192
29
30 .type __ret, %function
31__ret: ldr lr, __switch_data
32 mcr p15, 0, r0, c1, c0
33 mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read it back.
34 mov r0, r0
35 mov r0, r0
36 mov pc, lr

这里我们关心的是从17行开始，17行code处将lr放置为__ret标号处的相对地址，以便将来某处返回时跳转到31行继续运行；
　　18行,对于我所分析的pxa270平台，它将是跳转到arch/arm/mm/proc-xscale.S中执行__xscale_setup函数，在__xscale_setup中会读取CP15的control register(c1)的值到r1寄存器，并在r1寄存器中设置相应的标志位（其中包括设置V位＝１），但在__xscale_setup中，r1寄存器并不立即写回到Cp15的control register中，而是在返回后的某个地方，接下来会慢慢分析到。__xscale_setup调用move pc, lr指令返回跳转到31行。
　　31行，在lr寄存器中放置__switch_data中的数据__mmap_switched，在36行程序会跳转到__mmap_switched处。
　　32，33行，把r0寄存器中的值写回到cp15的control register(c1)中,再读出来放在r0中。
　　
　　接下来再来看一下跳转到__mmap_switched处的代码：
40 _mmap_switched:
41 adr r3, __switch_data + 4
42 ldmia r3, {r4, r5, r6, r7, r8, sp}@ r2 = compat
43 @ sp = stack pointer
44
45 mov fp, #0 @ Clear BSS (and zero fp)
46 1: cmp r4, r5
47 strcc fp, [r4],#4
48 bcc 1b
49
50 str r9, [r6] @ Save processor ID
51 str r1, [r7] @ Save machine type
52 bic r2, r0, #2 @ Clear A bit
53 stmia r8, {r0, r2} @ Save control register values
54 b SYMBOL_NAME(start_kernel)

41~42行的结果是：r4=__bss_start，r5=__end,...,r8=cr_alignment,..,这里r8保存的是cr_alignment变量的