ARM 中斷處理和中斷控制器

ARM有七種模式，我們這里只討論SVC、IRQ和FIQ模式。 我們可以假設(shè)ARM核心有兩根中斷引腳（實(shí)際上是看不見的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin. 在ARM的cpsr中，有一個(gè)I位和一個(gè)F位，分別用來(lái)禁止IRQ和FIQ的。 先不說(shuō)中斷控制器，只說(shuō)ARM核心。正常情況下，ARM核都只是機(jī)械地隨著pc的指示去做事情，當(dāng)CPSR中的I和F位為1的時(shí)候，IRQ和FIQ全部處于禁止?fàn)顟B(tài)。無(wú)論你在irq pin和fiq pin上面發(fā)什么樣的中斷信號(hào)，ARM是不會(huì)理你的，你根本不能打斷他，因?yàn)樗@了，眼也瞎了。 在I位和F位為0的時(shí)候，當(dāng)irq pin上有中斷信號(hào)過(guò)來(lái)的時(shí)候，就會(huì)打斷arm的當(dāng)前工作，并且切換到IRQ模式下，并且跳到相應(yīng)的異常向量表（vector)位置去執(zhí)行代碼。這個(gè)過(guò)程是自動(dòng)的，但是返回到被中斷打斷的地方就得您親自動(dòng)手了。當(dāng)你跳到異常向量表，處于IRQ的模式的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果irq pin上面又來(lái)中斷信號(hào)了，這個(gè)時(shí)候ARM不會(huì)理你的，irq pin就跟秘書一樣，ARM核心就像老板，老板本來(lái)在做事，結(jié)果來(lái)了一個(gè)客戶，秘書打斷它，讓客戶進(jìn)去了。而這個(gè)時(shí)候再來(lái)一個(gè)客戶，要么秘書不斷去敲門問，要么客戶走人。老板第一個(gè)客戶沒有會(huì)見完，是不會(huì)理你的。 但是有一種情況例外，當(dāng)ARM處在IRQ模式，這個(gè)時(shí)候fiq pin來(lái)了一個(gè)中斷信號(hào)，fiq pin是什么？是快速中斷呀，比如是公安局的來(lái)查刑事案件，那才不管你老板是不是在會(huì)見客戶，直接打斷，進(jìn)入到fiq模式下，并且跳到相應(yīng)的fiq的異常向量表處去執(zhí)行代碼。那如果當(dāng)ARM處理FIQ模式，fiq pin又來(lái)中斷信號(hào)，又就是又一批公安來(lái)了，那沒戲，都是執(zhí)法人員，你打不斷我。那如果這個(gè)時(shí)候irq pin來(lái)了呢？來(lái)了也不理呀，正在辦案，還敢來(lái)妨礙公務(wù)。 所以得出一個(gè)結(jié)論： IRQ模式只能被FIQ模式打斷，F(xiàn)IQ模式下誰(shuí)也打不斷。 在打不斷的情況下，irq pin 或 fiq pin隨便你怎么發(fā)中斷信號(hào)，都是白發(fā)。 所以除了fiq能打斷irq以外，根本沒有所謂中斷嵌套的情況。 但是再怎么說(shuō)irq pin 和fiq pin加起來(lái)也就2根引腳，那這么多中斷源，怎么辦呢？不可能誰(shuí)來(lái)了都直接來(lái)敲門吧。 那么接下來(lái)該說(shuō)誰(shuí)來(lái)給irq pin或者 fiq pin發(fā)信號(hào)呢？上文中可以看到，是老板的客戶，也可能是公安。這個(gè)事情就是由中斷控制器來(lái)管理。 拿最簡(jiǎn)單的2410/2440的中斷控制器舉例，這個(gè)中斷控制器加一個(gè)子中斷控制器，還有一個(gè)外部中斷控制器管理了50多個(gè)中斷資源，說(shuō)穿了有50多個(gè)腳。這些腳除了外部中斷都是規(guī)定了功能的，比如WDT、LCD、DMA等，這個(gè)功能不能改，因?yàn)?410/2440內(nèi)部硬件連線決定了。 當(dāng)你WDT和DMA的中斷都到來(lái)的時(shí)候，就會(huì)被送到SRCPND寄存器中，兩個(gè)中斷都在里面，那到底把哪一個(gè)送給ARM呢？這個(gè)時(shí)候先看INTMOD,也就 是模式，哪個(gè)是設(shè)置成為了快速中斷，哪個(gè)就被送上去；那如果兩個(gè)都是設(shè)置的快速中斷呢？不可能，因?yàn)橥粫r(shí)間只能有一個(gè)中斷可以被設(shè)成快速中斷。所以，如果有快速中斷，這個(gè)時(shí)候直接就給fiq pin發(fā)中斷信號(hào)，打斷ARM。 那要是沒有快速中斷呢，這個(gè)時(shí)候就看INTMSK，看WDT和ＤＭＡ有沒有被屏蔽的，如果DMA在INTMSK被屏蔽了，那就只有ＷＤＴ繼續(xù)向上送了，如果都沒有屏蔽，那么他們兩個(gè)同進(jìn)來(lái)到了PRIORITY優(yōu)先級(jí)寄存器，在這里，根據(jù)優(yōu)先級(jí)的設(shè)置，一定會(huì)分出一個(gè)高，一個(gè)低的優(yōu)先級(jí)出來(lái)，高的那個(gè)就被送上去，送到了INTPND寄存器，所以ＩＮＴＰＮＤ隨時(shí)隨地有且只有一個(gè)一個(gè)中斷在里面。只要ＩＮＴＰＮＤ里面有中斷，irq pin就不會(huì)一直不斷給ＡＲＭ中斷信號(hào)，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)的時(shí)候，中斷了ＡＲＭ，這個(gè)時(shí)候ＡＲＭ進(jìn)入相應(yīng)的異常向量，并處于ＩＲＱ模式，正在這個(gè)時(shí)候，ＩＮＴＰＮＤ仍然在不斷的通過(guò)irq pin向ＡＲＭ發(fā)中斷信號(hào)，但是ＡＲＭ這個(gè)時(shí)候已經(jīng)處于ＩＲＱ模式，是不會(huì)理睬你的。當(dāng)你中斷處理完了，要退出ＩＲＱ模式了，這個(gè)時(shí)候小心了，如果你在退出ＩＲＱ模式之前不清除INTPND里面的中斷位，當(dāng)你剛退出IRQ模式，又被中斷了，因?yàn)镮NTPND一直在發(fā)中斷信號(hào)。所以在退出IRQ模式之前要清除INTPND里面的中斷位。但是光清除INTPND里面的位還不行，因?yàn)镾RCPND里面WDT和DMA的中斷還在，當(dāng)你剛清除完INTPND，結(jié)果SRCPND里面又選了一個(gè)出來(lái)又送到了INTPND里面。所以正確的處理方法是退出IRQ模式之前，一定要先清除SRCPND里相應(yīng)的中斷位，再清除INTPND里相應(yīng)的位。那么請(qǐng)注意，SRCPND里面可能有多位，所以清除你已處理過(guò)的中斷就行了，而INTPND里面只可能有一位，直接清掉就可以了。 再來(lái)說(shuō)說(shuō)Linux的情況。Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我們有時(shí)候一個(gè)中斷需要處理很長(zhǎng)時(shí)間，那我們就需要占用IRQ模式那么長(zhǎng)的時(shí)間嗎？沒有，linux在IRQ模式下只是簡(jiǎn)單的記錄是什么中斷，馬上就切換回了ＳＶＣ模式，換句話說(shuō)，Ｌinux的中斷處理都是在ＳＶＣ模式下處理的。那么中斷號(hào)是怎么來(lái)的呢？在ＡＲＭ上固死了，相應(yīng)的中斷號(hào)只有一個(gè)辦法得到：查詢irqs.h 。那我先用一個(gè)中斷號(hào)注冊(cè)一個(gè)中斷處理程序，當(dāng)中斷發(fā)生的時(shí)候，Linux怎么知道是我這個(gè)中斷號(hào)發(fā)生的中斷呢？ 在處理中斷的時(shí)候，先讀取INTPND，根據(jù)需要再讀取EINTPEND或SUBSRCPND計(jì)算出一個(gè)中斷號(hào)，相應(yīng)的處理算法在get_irq_nr_base這個(gè)宏中。而且irqs.h中的中斷號(hào)就是根據(jù)這個(gè)算法把每個(gè)中斷算一下得來(lái)的。