X210（s5pv210）中断系统

1.SoC对中断的实现机制：异常向量表

(1)异常向量表是CPU中某些特定地址的特定定义。当中断发生的时候，中断要想办法通知CPU去处理中断，怎么做到？这就要靠异常向量表。
(2)在CPU设计时，就事先定义了CPU中一些特定地址作为特定异常的入口地址（譬如定义0x00000000地址为复位异常向量地址，则发生复位异常时CPU会自动跳转到0x00000000地址去执行指令。又譬如外部中断对应的异常向量地址为0x30000008，则发生外部中断后，CPU会硬件自动跳转到0x30000008地址去执行指令。）如
(3)以上讲的是CPU硬件设计时对异常向量表的支持，下来就需要软件支持了。硬件已经决定了发生什么异常CPU自动跳转PC到哪个地址去执行，软件需要做的就是把处理这个异常的代码的首地址填入这个异常向量地址。

2.异常向量表的编程处理

　　1、像内存一样去访问异常向量表
　　(1)S5PV210的异常向量表可以改变（在CP15协处理器中），以适应操作系统的需求。但是目前系统刚启动时，此时DRAM尚未初始化，程序都在SRAM中运行。210在iRAM中设置了异常向量表，供暂时性使用。
　　(2)查210的iROM application note文档中iRAM的地址分配，可知，iRAM中的异常向量表起始地址为0xD0037400。知道了异常向量表的起始地址后，各个异常对应的入口就很好知道了。
　　2、函数名的实质就是函数的首地址
　　(1)函数名在C语言中的理解方法和变量名其实没区别。编译器会把这个函数的函数体对应的代码段和这个函数的函数名（实质是符号）对应起来，等我们在使用这个函数名符号时，编译器会将函数的函数体实际上做替换。因为函数体都不止4字节，而函数名这个符号只能对应1个地址，所以实际对应的是函数体那一个代码段的首地址。
　　(2)拿C语言中的语法来讲，函数名就是这个函数的函数指针。

　　总结：当我们将异常处理程序的首地址和异常向量表绑定起来后，异常处理初步阶段就完成了。到目前可以保证相应异常发生后，硬件自动跳转到对应异常向量表入口去执行时，可以执行到我们事先绑定的函数。

3.汇编保存现场和恢复现场

　　(1)中断处理要注意保护现场（中断从SVC模式来，则保存SVC模式下的必要寄存器的值）和恢复现场（中断处理完成后，准备返回SVC模式前，要将保存的SVC模式下的必要寄存器的值恢复回去，不然到了SVC模式后寄存器的值乱了，SVC模式下原来正在进行的常规任务就被你搞坏了）
　　(2)保存现场包括：第一：设置IRQ栈；第二，保存LR；第三，保存R0～R12
　　(3)为什么要保存LR寄存器？要考虑中断返回的问题。中断ISR执行完后如何返回SVC模式下去接着执行原来的代码。中断返回其实取决于我们进入中断时如何保存现场。中断返回时关键的2个寄存器就是PC和CPSR。所以我们在进入IRQ模式时，应该将SVC模式下的下一句指令的地址（中断返回地址）和CPSR保存起来，将来恢复时才可以将中断返回地址给PC，将保存的CPSR给CPSR。
　　(4)中断返回地址就保存在LR中，而CPSR（自动）保存在（IRQ模式下的）SPSR中

　　(5)保护现场关键是保存：中断处理程序的返回地址，r0-r12（cpsr是自动保存的）
　　(6)恢复现场主要是恢复：r0-r12，pc，cpsr

#define IRQ_STACK 0xd0037f80
// 在这个汇编函数中，用来做中断模式下的现场保护和恢复，并且调用真正的中断处理程序

IRQ_handle:
    // 设置IRQ模式下的栈
    ldr sp, =IRQ_STACK
    // 保存LR(储存的是pc值)
    // 因为ARM有流水线，所以PC的值会比真正执行的代码+8，
    sub lr, lr, #4
    // 保存r0-r12和lr到irq模式下的栈上面
    stmfd sp!, {r0-r12, lr}
    // 在此调用真正的isr来处理中断
    bl irq_handler
    // 处理完成开始恢复现场,其实就是做中断返回，关键是将r0-r12，pc，cpsr一起回复
    ldmfd sp!, {r0-r12, pc}^
    

4.异常处理的2个阶段
　　(1)可以将异常处理分为2个阶段来理解。
　　　　第一个阶段是异常向量表跳转；
　　　　第二个阶段就是进入了真正的异常处理程序irq_handler之后的部分。

　　(2)第一个阶段之所以能够进行，主要依赖于CPU设计时提供的异常向量表机制。第一个阶段的主要任务是从异常发生到响应异常并且保存/恢复现场、跳转到真正的异常处理程序处。

　　(3)第二个阶段的目的是识别多个中断源中究竟哪一个发生了中断，然后调用相应的中断处理程序来处理这个中断。

5.相关寄存器

VICnINTENABLE	负责相应的中断的使能
VICnINTENCLEAR	负责相应的中断的禁止
VICnINTSELECT	设置各个中断的模式为irq还是fiq。一般都设置成irq
VICnFIQSTATUS& VICnIRQSTATUS	中断状态寄存器，是只读的。当发生了中断时，硬件会自动将该寄存器的对应位置为1，表示中断发生了。软件在处理中断第二阶段的第一阶段，就是靠查询这个寄存器来得到中断编号的。
VICnVECTPRIORITY（0~31）	中断优先级设置寄存器，设置多个中断同时发生时先处理谁后处理谁的问题。一般来说高优先级的中断可以打断低优先级的中断，从而嵌套处理中断。当然了有些硬件/软件可以设置不支持中断嵌套。
VICnVECTADDR（0~31)	VICnVECTADDR0到31这32个寄存器分别用来存放真正的各个中断对应的isr的函数地址。相当于每一个中断源都有一个VECTADDR寄存器，程序员在设置中断的时候，把这个中断的isr地址直接放入这个中断对应的VECTADDR寄存器即可。
VICnADDR	VICnADDR这个寄存器是只需要读的，它里面的内容是由硬件自动设置的。当发生了相应中断时，硬件会自动识别中断编号，并且会自动找到这个中断的VECTADDR寄存器，然后将其读出复制到VICnADDR中，供我们使用。这样的设计避免了软件查找中断源和isr，节省了时间，提高了210的中断响应速度。

5.整个中断的流程梳理：
　　整个中断的工作分为2部分：
　　第一部分是我们为中断响应而做的预备工作：
　　1. 初始化中断控制器
　　2. 绑定写好的isr到中断控制器
　　3. 相应中断的所有条件使能
　　第二部分是当硬件产生中断后如何自动执行isr：
　　1. 第一步，经过异常向量表跳转入IRQ/FIQ的入口
　　2. 第二步，做中断现场保护（在start.S中），然后跳入isr_handler
　　3. 第三步，在isr_handler中先去搞清楚是哪个VIC中断了，然后直接去这个VIC的ADDR寄存器中取isr来执行即可。
　　4. 第四步，isr执行完，中断现场恢复，直接返回继续做常规任务。

中断设置初始化流程图

中断相应流程