ARM异常介绍与中断编写(参考与韦东山完全手册)

本文详细介绍了ARM架构下Linux内核的中断处理流程,包括异常向量表的初始化过程、中断向量的跳转机制、中断处理函数的注册与调用等关键步骤,并通过实例展示了按键中断的具体实现。

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ARM架构的CPU的异常向量基址可以是0x00000000,也可以是0xffff0000Linux内核使用后者。

trap_init()函数(代码在arch/arm/kernel/traps.c)中将异常向量复制到0xffff0000处。

    memcpy((void *)vectors, __vectors_start, __vectors_end - __vectors_start);

memcpy((void *)vectors + 0x200, __stubs_start, __stubs_end - __stubs_start);

memcpy((void *)vectors + 0x1000 - kuser_sz, __kuser_helper_start, kuser_sz);

 

发生异常后先跳入异常向量vectors表中,异常向量表中存放的是一些跳转指令,根据不同的异常进行第二次跳转,

.equ stubs_offset, __vectors_start + 0x200 - __stubs_start    //重新定位跳转的位置

.globl __vectors_start

__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

.globl __vectors_end

__vectors_end:

其中vector_irq为一个宏:计算返回地址、保持环境变量

vector_stub irq, IRQ_MODE, 4

宏定义如下,可代入展开:

.macro vector_stub, name, mode, correction=0

.align 5

vector_\name:

.if \correction

sub lr, lr, #\correction

.endif

@

@ Save r0, lr_<exception> (parent PC) and spsr_<exception>

@ (parent CPSR)

@

stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr

mrs lr, spsr

str lr, [sp, #8] @ save spsr

@

@ Prepare for SVC32 mode.  IRQs remain disabled.

@

mrs r0, cpsr

eor r0, r0, #(\mode ^ SVC_MODE)

msr spsr_cxsf, r0

@

@ the branch table must immediately follow this code

@

and lr, lr, #0x0f

mov r0, sp

ldr lr, [pc, lr, lsl #2]

movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode

.endm

接着根据当前的模式进行第三次跳转:

    .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

.long __irq_invalid @  5

.long __irq_invalid @  6

.long __irq_invalid @  7

.long __irq_invalid @  8

.long __irq_invalid @  9

.long __irq_invalid @  a

.long __irq_invalid @  b

.long __irq_invalid @  c

.long __irq_invalid @  d

.long __irq_invalid @  e

.long __irq_invalid @  f

以进入__irq_usr为例进行说明

__irq_usr:

usr_entry

#ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS

bl trace_hardirqs_off

#endif

get_thread_info tsk

#ifdef CONFIG_PREEMPT

ldr r8, [tsk, #TI_PREEMPT] @ get preempt count

add r7, r8, #1 @ increment it

str r7, [tsk, #TI_PREEMPT]

#endif

    irq_handler

进入irq_handler函数继续执行

    .macro irq_handler

get_irqnr_preamble r5, lr

1: get_irqnr_and_base r0, r6, r5, lr

movne r1, sp

@

@ routine called with r0 = irq number, r1 = struct pt_regs *

@

adrne lr, 1b

bne asm_do_IRQ

最后调用asm_do_IRQ函数。(C语言编写)

 

 

中断处理流程:

(1)发生中断时,CPU执行异常向量代码Vector_irq

(2)在异常向量代码中,最终调用中断处理入口函数asm_do_IRQ

(3)asm_do_IRQ函数根据中断号调用irq_desc数组中的handle_irq

(4)handle_irq会使用chip成员函数中的函数来设置硬件,比如:清楚中断、禁止中断、重新使能中断;

(5)handle_irq逐个调用用户在action链表中注册的处理函数。

用户注册中断处理函数的过程:

调用request_irq(IRQ_EINT0,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]);函数像内核注册中断处理函数。

Int request_irqunsigned int irq,irq_handler_t handler,unsigned long irqflags, const char*devname,void *dev_id

卸载中断处理函数

void free_irqunsigned int irq,void *dev_id

代码:

Open函数中注册中断

static int third_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

request_irq(IRQ_EINT0,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]);

request_irq(IRQ_EINT2,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[1]);

request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[2]);

request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S5", &pins_desc[3]);

return 0;

}

在中断处理函数中确定按键值并返回

static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)

{

struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;

unsigned int pinval;

pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);    //该系统函数可以读出引脚的值

if (pinval)

{

/* 按下 */

key_val = 0x80 | pindesc->key_val;

}

else

{

/* 松开 */

key_val = pindesc->key_val;

}

    ev_press = 1;                  /* 表示按键发生了*/

    wake_up_interruptible(&button_waitq);   /*唤醒休眠的进程*/

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);

}

读函数

ssize_t third_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

if (size != 1)

return -EINVAL;

/* 未按下按键时,进程挂起 */

wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);

/* 将键值拷贝给用户*/

copy_to_user(buf, &key_val, 1);

ev_press = 0;

return 1;

}

 

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