异常与中断

CPU的运行状态有三种：

1、usr 正常工作模式

2、sys 系统模式

3、异常模式

CPU在运行过程中，会被各种“异常”打断。“异常”包括：

1、und 指令未定义

2、SVC 管理模式

3、Abt 中止模式

4、IRQ 中断模式

5、FIQ 快中断模式

CPSR：当前程序状态寄存器(Current Program Status Register)

SPSR：CPSR的备份寄存器

 

每种异常下都会有特有的一些寄存器(带有三角符号的)

中断处理流程：保存、处理、恢复

 

 

arm对异常(中断)处理过程：

① 初始化：

　　a. 设置中断源，让它可以产生中断

　　b. 设置中断控制器(可以屏蔽某个中断，优先级)

　　c. 设置CPU总开关(使能中断)

② 执行其他程序：正常程序

③ 产生中断：比如 按下按键--->中断控制器--->CPU

④ CPU每执行完一条指令都会检查有无中断/异常产生

⑤ CPU发现有中断/异常产生，开始处理

　　对于不同的异常，跳去不同的地址执行程序。

　　在地址上，只是一条跳转指令，跳去执行某个函数，这个就是异常向量

 

软件的任务就是：

a. 保存现场(各种寄存器)CPSR SPSR

b. 处理异常(中断)

　　分辨中断源，再调用不同的处理函数

c. 恢复现场

 

 

下面讲的是如何将 硬件的中断线与软件中断号进行对应：（参考蜗窝科技 谢谢！http://www.wowotech.net/irq_subsystem/irq-domain.html）

具体如何在中断处理过程中，将HW interrupt ID转成IRQ number

在系统的启动过程中，经过了各个interrupt controller以及各个外设驱动的努力，整个interrupt系统的database（将HW interrupt ID转成IRQ number的数据库，这里的数据库不是指SQL lite或者oracle这样通用数据库软件）已经建立。一旦发生硬件中断，经过CPU architecture相关的中断代码之后，会调用irq handler，该函数的一般过程如下：

（1）首先找到root interrupt controller对应的irq domain。

（2）根据HW 寄存器信息和irq domain信息获取HW interrupt ID

（3）调用irq_find_mapping找到HW interrupt ID对应的irq number

（4）调用handle_IRQ（对于ARM平台）来处理该irq number

 

 

handle_edge_irq与handle_level_irq中断触发方式的区别：

handle_level_irq在high level handler中首先mask并ack该IRQ。这一点和边缘触发的high level handler有显著的不同，在handle_edge_irq中，我们仅仅是ack了中断，并没有mask，因为边缘触发的中断稍纵即逝，一旦mask了该中断，容易造成中断丢失。而对于电平中断，我们不得不mask住该中断，如果不mask住，只要CPU ack中断，中断控制器将持续的assert CPU中断（因为有效电平状态一直保持）。如果我们mask住该中断，中断控制器将不再转发该interrupt source来的中断，因此，所有的CPU都不会感知到该中断，直到软件unmask。这里的ack是针对interrupt controller的ack，本身ack就是为了clear interrupt controller对该IRQ的状态寄存器，不过由于外部的电平仍然是有效信号，其实未必能清除interrupt controller的中断状态，不过这是和中断控制器硬件实现相关的。