S3C2416裸機(jī)開發(fā)系列七_(dá)異常處理

arm7/arm9架構(gòu)cpu有七種工作模式，分別為用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。除了用戶模式與系統(tǒng)模式外，其它五種模式稱為異常模式。當(dāng)特定的異常出現(xiàn)時，cpu進(jìn)入相應(yīng)的模式。對于嵌入式設(shè)計來說，中斷處理是必不可少的功能，因此筆者就arm的異常處理作一個簡單的介紹。

一些內(nèi)存存儲空間用來存儲各個異常處理程序入口地址或存放異常處理程序首地址，這個存儲區(qū)稱為異常向量表。對于arm7/arm9，這個異常向量表的入口地址是0x0地址偏移處(高端向量為0xffff0000)，相應(yīng)的異常發(fā)生時，會從異常向量表偏移地址處取出異常處理程序的入口，進(jìn)入并執(zhí)行。

圖1-1 arm異常向量表

中斷對于arm架構(gòu)cpu來說，也只是一種異常模式。cpu外設(shè)中斷都是通過請求IRQ(FIQ)線進(jìn)入IRQ(FIQ)異常模式，完成外設(shè)中斷的處理請求。但cpu很多外設(shè)都是需要使用中斷請求的，而IRQ(FIQ)入口地址只有一個，因此中斷請求進(jìn)入IRQ(FIQ)異常模式后，是需要進(jìn)一步判別哪一個外設(shè)正在請求中斷，并進(jìn)入相應(yīng)外設(shè)的中斷處理程序中。通常我們通過一個中斷向量表來記錄各個cpu外設(shè)中斷處理程序的入口地址。這張表由我們自己維護(hù)，可隨時更改相應(yīng)的中斷處理程序。

當(dāng)中斷發(fā)生后，內(nèi)核會把返回地址保存到LR中，將CPSR復(fù)制到SPSR中，并轉(zhuǎn)換為IRQ(FIQ)模式，從IRQ(FIQ)異常向量處取指。arm7/arm9在硬件上是不支持中斷嵌套的，進(jìn)入中斷異常時，內(nèi)核會自動置位IRQ、FIQ中斷位，禁止中斷嵌套。對于一些不重要或處理時間長的中斷，不能中斷嵌套，往往會丟失掉其它更重要的中斷。可在中斷處理中用軟件的方式允許中斷的嵌套，其步驟如下：

1.3.1. 進(jìn)入IRQ時保存各個使用的寄存器和SPSR_irq；

1.3.2. 切換到系統(tǒng)模式并保存系統(tǒng)模式下鏈接寄存器LR_sys；

1.3.3. 調(diào)用C中斷處理函數(shù)，可再次允許IRQ中斷進(jìn)行嵌套

1.3.4. 當(dāng)C中斷處理函數(shù)返回后，恢復(fù)IRQ模式，使用IRQ棧

1.3.5. 從IRQ棧中恢復(fù)工作寄存器和SPSR_irq；

1.3.6. 從IRQ中斷處理程序中返回。

IRQ中斷模式下重新再打開IRQ中斷，再次發(fā)生中斷時會把原IRQ的返回地址寄存器LR直接覆蓋，因此進(jìn)入IRQ后需切換到其它的模式再允許中斷進(jìn)行嵌套。在IRQ的各個外設(shè)中斷處理函數(shù)中加入IRQ使能函數(shù)即可允許這個外設(shè)中斷可被嵌套，不加，則IRQ位仍然禁止，不進(jìn)行中斷嵌套。

我們在啟動代碼s3c2416.s中修改各個異常向量進(jìn)入的處理函數(shù)地址，其內(nèi)容如下：

AREARESET, CODE, READONLY

; ENTRY

ARM

Vectors BReset_Handler

LDR PC, Undef_Addr

LDR PC, SWI_Addr

LDR PC, PAbt_Addr

LDR PC, DAbt_Addr

LDR PC, Notuse_Addr

B IRQ_SaveContext

LDR PC, FIQ_Addr

IMPORT Undef_Handler

IMPORT SWI_Handler

IMPORT PAbt_Handler

IMPORT DAbt_Handler

IMPORT IRQ_Handler

IMPORT FIQ_Handler

Reset_Addr DCDReset_Handler

Undef_Addr DCDUndef_Handler

SWI_Addr DCDSWI_Handler

PAbt_Addr DCDPAbt_Handler

DAbt_Addr DCDDAbt_Handler

Notuse_AddrDCD 0 ; Reserved Address

FIQ_Addr DCDFIQ_Handler

IRQ_SaveContext

; 保存中斷上下文，支持中斷嵌套

SUB LR, LR, #4 ; 計算返回地址

STMFD SP!, {R0-R12, LR} ;所有寄存器壓棧保存

MRS R0, SPSR ; 保存中斷前的CPSR(即現(xiàn)在的SPSR)

STMFD SP!, {R0}

MSR CPSR_cxsf, #Mode_SYS"I_Bit ; 切換到系統(tǒng)模式

STMFD SP!, {LR} ; 壓棧系統(tǒng)模式LR

LDR R0, =IRQ_Handler ;系統(tǒng)模式下進(jìn)行IRQ代碼處理

BLX R0 ; 調(diào)用中斷處理函數(shù)

LDMFD SP!, {LR} ; 出棧系統(tǒng)模式LR

MSR CPSR_cxsf, #Mode_IRQ|I_Bit ; 切換到IRQ模式

LDMFD SP!, {R0} ; 返回中斷前的CPSR

MSR SPSR_cxsf,R0

LDMFD SP!, {R0-R12, PC}^ ; ^表同時從spsr恢復(fù)給cpsr

各個異常處理及外設(shè)IRQ中斷我們在Exception.c模式中統(tǒng)一處理實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)容如下：

#include"s3c2416.h"

#include"Exception.h"

// 定義32個函數(shù)指針保存各IRQ中斷入口函數(shù)

static void(*IRQ_Table[32])(void);

void Undef_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidSWI_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidPAbt_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidDAbt_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidFIQ_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidIRQ_Register(unsigned char Channel, void (*Func)(void))

{

if (Channel < 32) { // 32個外設(shè)中斷

IRQ_Table[Channel] = Func; // 注冊相應(yīng)中斷處理函數(shù)

}

}

voidIRQ_Handler(void)

{

unsigned int Offset;

if (rINTPND1 != 0) {

// 第一組引起的中斷處理

Offset = rINTOFFSET1;

rSRCPND1 |= (0x01<

rINTPND1 |= (0x01<

if (IRQ_Table[Offset]) { // 中斷處理需己注冊

(IRQ_Table[Offset])(); // 調(diào)用相應(yīng)的中斷處理

}

} else if (rINTPND2 != 0) {

// 第二組引起的中斷處理

Offset = rINTOFFSET2;

rSRCPND2 |= (0x01<

rINTPND2 |= (0x01<

switch (Offset) {

case 0:

// INT_2D 中斷處理

break;

case 4:

// INT_PCM0 中斷處理

break;

case 6:

// INT_I2S0 中斷處理

break;

default:

break;

}

}

}

在使用相應(yīng)的外設(shè)中斷時，我們需要在外設(shè)初始化時先注冊相應(yīng)的中斷處理函數(shù)，再打開中斷，定時器4作為系統(tǒng)時鐘簡單