S3C2440中斷代碼的深層次分析
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異常處理的基本過程如下：異常產(chǎn)生（在指令的臨界中檢測CPU的狀態(tài)，一般實質(zhì)在這條指令被執(zhí)行完成，但是還沒有執(zhí)行下一條指令之前檢測）——>保存狀態(tài)寄存器，切換狀態(tài)寄存器，保存LR=PC-4,強制PC跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)異常向量（以上的過程都是CPU自動完成）——》調(diào)整返回地址，在棧中保存寄存器，便于恢復(fù)寄存器的值——》異常處理函數(shù)——》退出異常。
中斷處理機制的兩種形式：
1、采用在中斷向量中存儲簡單的跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到異常處理函數(shù)中，但是這種方式存在的缺點就是跳轉(zhuǎn)指令的范圍是有局限性的。
2、采用更新PC值的方法進行，具體的實現(xiàn)形式是在另一個固定地址處（handle_addr）保存對應(yīng)異常處理函數(shù)的地址，然后采用LDR PC [PC, offset],其中offset = handle_addr – vect – 0x08;這種機制只要保證選擇的地址恰當就能實現(xiàn)不同距離的跳轉(zhuǎn)。
以上的分析和處理在上一次中已經(jīng)分析，這次分析中斷的處理過程，中斷只是異常的一種特殊情況，對異常的處理得到了好的理解，那么對中斷的處理也就比較方便了。
在ARM內(nèi)核中只支持IRQ和IFQ兩種類型的中斷，但是不同的廠商提供不同類型的中斷控制器實現(xiàn)對中斷的擴展，使得實際的芯片更加適合我們的使用。但是中斷控制器的差別也使得不同廠商的中斷處理也有差別，但是基本的思想是一致的。
S3C2440的中斷控制器一個支持60種中斷源，基本的實現(xiàn)如上圖所示?；镜募拇嫫靼⊿RCPND、INTPND（有且僅有1bit會被置位，可以通過這個寄存器判斷中斷源，找出那個IRQ源發(fā)生中斷）、INTMOD、INTMSK、PRIORITY（用來改變中斷的優(yōu)先級順序，但是其中還是存在一些固有的順序，具體的參看手冊）、INTOFFSET（用來表示IRQ中INTPND的那個bit被置位，這樣每一類的中斷源都存在一個固定的偏移量，這個寄存器可以用來用來計算偏移量以及通過這個偏移量找到對應(yīng)的中斷處理函數(shù)地址存儲位置等），當然也存在一些關(guān)于多個中斷源構(gòu)成的子中斷寄存器,SUBSRCPND、INTSUBMSK。
在S3C2440的啟動代碼中描述了關(guān)于中斷處理過程的基本過程和原理。
首先需要搞清楚下面的一個宏定義：
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
subsp,sp,#4;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack(lr does not push because it return to original address)
ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
1、搞清楚ARM中的MACRO偽指令，這個偽指令就是我們在匯編中的宏定義，我們都知道宏的實現(xiàn)能夠避免代碼的重復(fù)型以及代碼的可修復(fù)性。關(guān)于ARM匯編中的宏定義基本的形式如下：
MACRO
{$label} macroname {$parameter} {$parameter}…
Code
MEND
其中$label 宏指令被展開時，label可被替換為相應(yīng)的符號，一般為一個標號
macroname所定義的宏的名稱
$parameter宏指令的參數(shù)，當宏指令被展開時被替換成對應(yīng)的值。
2、依據(jù)上面的定義我們可以知道當前這段代碼定義了一個宏指令，HANDLER,其中標號為$HandlerLabel，參數(shù)為$HandleLabel
基本的實現(xiàn)代碼分析如下：
subsp,sp,#4;在棧中預(yù)留一個區(qū)域，用來保存PC的值
stmfd sp!,{r0};由于r0還需要被使用，因此需要被壓棧
ldr r0,=$HandleLabel ;這里的ldr是一個偽指令，主要是將標號$HandleLabel的地址加載到r0中，這也是壓棧r0的原因。
ldr r0,[r0] ;這是ARM的ldr指令，主要是將$HandleLabel對應(yīng)地址中的內(nèi)容加載到r0中。如果在$HandleLabel中保存的是一個中斷處理函數(shù)的地址，那么只需要將這個值加載到PC即可實現(xiàn)了中斷任務(wù)跳轉(zhuǎn)，實際上這個過程就是采用了異常處理的第二種方式：
即加載PC的方式，而不是簡單的跳轉(zhuǎn)方式。
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
這兩句代碼正是這段代碼的精髓?；拘问饺缦拢?/div>
str r0,[sp,#4]，是指將r0的內(nèi)容，也就是異常處理函數(shù)的地址保存到棧中的SP-4位置處，這個位置也恰好是之前sub sp,sp,#4;用來預(yù)留給保存PC值的位置，這時將異常處理函數(shù)的地址保存在這個地址處，接下來的ldmfd sp!,{r0,pc}剛好就是將棧中的內(nèi)容加載到R0和PC中，這樣也就實現(xiàn)了將異常處理函數(shù)地址加載到PC.實現(xiàn)了跳轉(zhuǎn)過程。
高地址 | |
SP_0/SP_3 | … |
SP_1 | Handle_addr |
SP_2 | R0 |
低地址 |
從上面的分析可以知道這種中斷處理的方式，并不是中斷處理中的簡單跳轉(zhuǎn)方式（因為跳轉(zhuǎn)范圍的局限性）而是采用更新PC值的形式實現(xiàn)的。
接下來分析IRQ，這種在我們實際開發(fā)中使用比較多的中斷形式進行分析。
首先可以發(fā)現(xiàn)存在:
1、b HandlerIRQ;handler for IRQ interrupt
這種情況下發(fā)生在中斷產(chǎn)生過程中，是在IRQ向量中執(zhí)行的，也就是在0x18處執(zhí)行，其中HandlerIRQ實質(zhì)上是一個標號，對應(yīng)一個具體的地址。其中保存的內(nèi)容就是對應(yīng)IRQ處理函數(shù)的地址。但是在代碼中只有一個HandlerIRQ，形式如下：
HandlerIRQHANDLER HandleIRQ
2、HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ
根據(jù)上面的宏定義，可以將這句代碼進行擴展，得到如下的形式：
HandlerIRQ
subsp,sp,#4
stmfd sp!,{r0}
ldr r0,= HandleIRQ
ldr r0,[r0]
str r0,[sp,#4]
ldmfd sp!,{r0,pc}
3、關(guān)于HandleIRQ其中存放的內(nèi)容可以從下面的代碼中得到。
; Setup IRQ handler
ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is needed
ldr r1,=IsrIRQ ;if there is not subs pc,lr,#4 at 0x18, 0x1c
str r1,[r0]
其中可以看到，在HandleIRQ中保存的內(nèi)容是IsrIRQ的地址，而IsrIRQ我們可以知道是一個中斷服務(wù)函數(shù)，因為在寫代碼的過程中進程會遇到這個特殊字符__ISR，這段代碼是在啟動代碼中執(zhí)行的。
4、IsrIRQ實現(xiàn)問題
IsrIRQ
subsp,sp,#4 ;reserved for PC
stmfd sp!,{r8-r9}
ldr r9,=INTOFFSET
ldr r9,[r9]
ldr r8,=HandleEINT0
addr8,r8,r9,lsl #2
ldr r8,[r8]
str r8,[sp,#8]
ldmfd sp!,{r8-r9,pc}
還是一句一句的分析：
subsp,sp,#4 ;為保存PC值預(yù)留一個棧區(qū)域，這個區(qū)域與上面的處理過程是異曲同工的。
stmfd sp!,{r8-r9} ;保存r8,r9中的值，因為接下來將使用這兩個寄存器
ldr r9,=INTOFFSET;這是一個偽指令操作，實質(zhì)上是將寄存器INTOFFSET的地址加載到r9中。
ldr r9,[r9];得到寄存器中的值，這個寄存器中的值恰好保存了當前最高優(yōu)先級中斷的中斷號（優(yōu)先級是可以調(diào)節(jié)的，而中斷號是一個固定值，因此選擇中斷號比較恰當），這樣也就知道了具體是那個中斷源產(chǎn)生了中斷。
ldr r8,=HandleEINT0;這句的ldr是偽指令，意思是將標號的地址加載到r8中
addr8,r8,r9,lsl #2;從指令的意義分析：r8 = r8 + r9>>2 = r8+r9*4;
其實這兩句結(jié)合一下S3C2440的中斷資料就不難分析得出，因為HandleEINT0實質(zhì)上是指存儲外部中斷0處理函數(shù)地址的地方，那么我們可以將這一塊內(nèi)存地址看做是一個IRQISR中斷向量表，而EINT0恰好是中斷優(yōu)先級最高的中斷，那么可以將這個地址HandleEINT0作為IRQ中斷向量表的入口地址，其他中斷號的地址，只需要通過偏移地址就能得到，由于指針的大小恰好為4個字節(jié)，因此得到的相應(yīng)中斷號的入口地址是
HandleEINT0 = HandleEINT0 + INTOFFSET*4，
這些地址中都保存了對應(yīng)中斷處理函數(shù)的函數(shù)地址。
ldr r8,[r8]是指將r8的內(nèi)容加載到r8中，也就是將對應(yīng)中斷處理函數(shù)的地址加載到r8中。
str r8,[sp,#8]；這句代碼的作用實質(zhì)上就是和上面的分析一樣，也就是將r8的值保存到之前為PC預(yù)留的區(qū)域中。
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S3C2440中斷代碼深層次分
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