异常的概念在单片机中也接触过，它的意思是让CPU可以暂停当前的事情，跳到异常处理程序去执行。以前写单片机裸机程序属于前后台程序，前台指的就是mian函数里的while(1)大循环，后台指的就是产生异常后的处理程序。ARM9有以下几种异常模式：
ARM架构的异常向量的地址可以是0x00000000，也可以是0xffff0000,Linux使用地址0xffff0000。在初始化时先将中断向量表放到0xffff0000处，在init/main.c的start_kernel函数里的trap_init();函数中处理具体代码为:
718 void __init early_trap_init(void) 719 { ... ... /*将中断向量表的拷贝到vectors处*/ 732 memcpy((void *)vectors, __vectors_start, __vectors_end - __vectors_start);//vectors=CONFIG_VECTORS_BASE=0xffff0000在配置内核时生成 //位于include\linux\Autoconf.h中 /*将中断向量表的跳转地址的处理代码拷贝到vectors+0x200处*/ 733 memcpy((void *)vectors + 0x200, __stubs_start, __stubs_end - __stubs_start); ... ... 745 }
下面将以IRQ异常处理为例子描述完整的异常处理流程
1、IRQ异常处理过程，这个异常的产生通常是可以由硬件配置的，S3C2440的中断结构最终都会反应在IRQ异常上
继续看到异常向量表,我们以产生IRQ异常为例：它位于arch\arm\kernel\entry-armv.S中，可以看到它跳转到了vector_irq + stubs_offset 处
.equ stubs_offset, __vectors_start + 0x200 - __stubs_start//计算跳转地址的偏移量 .globl __vectors_start __vectors_start: swi SYS_ERROR0 //复位异常处理程序 b vector_und + stubs_offset ldr pc, .LCvswi + stubs_offset //软件中断异常处理程序 b vector_pabt + stubs_offset b vector_dabt + stubs_offset b vector_addrexcptn + stubs_offset b vector_irq + stubs_offset //跳转到IRQ的异常处理程序,b是位置无关码，其中vector_irq调用了vector_stub宏 b vector_fiq + stubs_offset
搜索vector_irq 发现没有搜到，它其实是调用vector_stub宏生成的。这个宏后面介绍，先看到vector_stub irq，它最终生成vector_irq
.globl __stubs_start //调用vector_stub宏定义的变量的开始地址 __stubs_start: /* * Interrupt dispatcher */ vector_stub irq, IRQ_MODE, 4//调用vector_stub宏定义了vector_irq变量，IRQ异常跳转到这里开始执行。 .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
接着介绍vector_stub的调用过程
vector_irq: .if 4 sub lr, lr, 4//lr = lr-4 .endif @ @ Save r0, lr_<exception> (parent PC) and spsr_<exception> @ (parent CPSR) @ stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr//保存r0与lr寄存器到IRQ模式的堆栈 mrs lr, spsr //将spsr赋给lr str lr, [sp, #8] @ save spsr //将lr入栈，即spsr入栈 @ @ Prepare for SVC32 mode. IRQs remain disabled. @ mrs r0, cpsr eor r0, r0, #(\mode ^ SVC_MODE) msr spsr_cxsf, r0 //将r0的值赋给spsr_cxsf，此时的状态还是处于IRQ模式 @ @ the branch table must immediately follow this code @ and lr, lr, #0x0f //lr=lr&0x0f，lr起始就是spsr的值，它保存了进入IRQ模式前的CPU模式，其实是5位控制的，这里只用到4位，用来跳转到不同的处理函数 mov r0, sp //将管理模式的sp的值给r0 ldr lr, [pc, lr, lsl #2] //lr = *(pc+lr<<2)。如果在进入IRQ之前是用户模式即是从应用层进入的，那么lr = pc = __irq_usr.否则是管理模式也就是处于内核层时发生了IRQ异常 lr = pc+12=__irq_svc movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode//将lr的值给pc，同时将spsr的值赋给cpsr，此时才是进入了管理模式 .endm
这个宏执行完成之后将进入SVC模式，然后调用__irq_usr或者__irq_svc。以__irq_usr为例继续说明异常函数调用过程
__irq_usr: usr_entry //入口的一些处理，保存寄存器到堆栈 get_thread_info tsk //得到线程信息 irq_handler //真正的异常处理 b ret_to_user //切换回异常前的状态，将堆栈的寄存器出栈
可以看到这个函数显示保存一些寄存器数据然后调用irq_handler这个真正的异常处理函数，先是判断INTPND寄存器是否有某一位被置1，如果置1，说明有中断发生，然后从INTOFFSET寄存器取得记录的中断号，经过处理后放入r0，然后irq_handler最终调用了这个C函数。最后再将寄存器恢复到异常前的状态。IRQ异常处理结束
.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//最终调用了asm_do_IRQ。这个是C函数 #ifdef CONFIG_SMP /* * XXX * * this macro assumes that irqstat (r6) and base (r5) are * preserved from get_irqnr_and_base above */ test_for_ipi r0, r6, r5, lr movne r0, sp adrne lr, 1b bne do_IPI #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS test_for_ltirq r0, r6, r5, lr movne r0, sp adrne lr, 1b bne do_local_timer #endif #endif .endm
