技术咨询
代买器件
商务客服
研发客服1.异常中断概述
在arm架构的处理器中，cpu有7中工作模式，2中工作状态。
1.CPU模式(Mode)：
7种Mode: 除了usr/sys，其他5种都是异常模式。我们知道中断属于异常的2中，中断有irq,fiq。
usr
sys
undefined(und)
Supervisor(svc)
Abort(abt)
irq
fiq
用户模式
系统模式
未定义指令异常模
svc管理模式
终止模式（1.指令预取终止(读写某条错误的指令导致终止运行)；2.数据访问终止(读写某个非法地址程序终止)）
irq中断
快中断
除了usr模式，其他6中为特权模式。 CPU无法从usr模式直接进入特权模式。不能直接进入特权模式，那么怎么进入特权模式呢？
可以通过设置CPSR（后面会讲）进入其他模式。
2种工作State:
ARM state
Thumb state(几乎用不上)
3.寄存器:
(1)通用寄存器:
(2)备份寄存器(banked register):
CPSR:当前程序状态寄存器(Current Program Status Register) 反映程序处在那种状态
SPSR:CPSR的备份寄存器 (Saved Program Status Register) 用来保存"被中断前的CPSR"
下图是我们arm状态下的通用寄存器和程序状态寄存器
R13是SP（栈指针）
R14是LR（link register），程序跳转或者发成异常时的返回地址
R15是PC（程序计数器）
假设cpu执行：
mov R0, R8
mov R0,R8_fiq
在usr/System 模式下访问的R8, 但是在FIQ模式下，访问R8是访问FIQ模式专属的R8寄存器，不是同一个物理上的寄存器。
在5种异常模式中每个模式都有自己专属的R13 R14寄存器，R13用作SP(栈)， R14(LR)是用来保存发生异常时的指令地址。
为什么快中断(FIQ)有那么多专属寄存器?
这些寄存器称为备份寄存器，我们先看下中断处理流程：
1 保存现场(保存被中断模式的寄存器)---(比如程序正在sys/usr模式下运行，当发生中断时，需要把R0-R14这些寄存器全部保存下来)
2 异常处理（去分辨是哪一个中断源产生了中断，去执行对应的中断服务程序）
3 恢复现场(恢复被中断时保存下来的寄存器R0-R14)
但如果是快中断，那么我就不需要保存系统/用户模式下的R8 ~ R12这几个寄存器，因为在FIQ模式下有自己专属的R8 ~ R12寄存器，省略保存寄存器的时间，加快处理速度，所以它才称得上快中断。
PSR程序状态寄存器：
在异常中断中PSR寄存器会使用的很频繁，PSR寄存器的格式如下图：
我们再来看看下表，反映的是PSR的 M[4:0]与arm工作模式的关系：
我们可以按照上图的对应关系设置CPSR，让其进入与之对应的模式。
4.异常向量表:
异常向量：不同的异常有不同的入口函数，那么这个异常入口函数的地址就是存放在该异常向量的位置。从该异常向量读取到的数据就是异常入口函数的地址。
异常向量表就是由异常向量组成的集合。
下图是我从uboot源代码中截取的smdk2410 的异常向量表：（2440异常向量表也是这个）
.globl _start
_start: b reset
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq
ldr pc, _fiq
异常向量表对应的地址如下图：
2.异常处理流程
CPU是如何进入到中断模式，执行中断服务程序的？
1.中断前：
下图是中断未触发前的程序执行过程：
那么如何初始化中断？
1，设置中断源（使中断能够产生，让CPU知道是哪个中断）
2，设置中断控制器（设置中断屏蔽，中断优先级）
3，设置中断总开关CPSR (使能中断)
2.中断产生后：
举个栗子：按键按下，产生按键irq。
硬件上的处理流程：
cpu强制跳转到异常向量表上对应的_irq异常向量（0x18）去读取指令（这个是CPU强制执行的，不需要我们去控制）。
具体的进入中断向量和中断返回流程见下图：
进入：
(1) LR_异常=PC + offset（具体多少看下图）
（2）SPSR_异常=被中断前的程序模式CPSR
(3) CPSR被设置成对应的异常模式
（4）跳转到对应的异常向量去执行
退出（返回）：进入和退出就是一个逆过程
（1）PC= LR_异常 -offset
（2）被中断前的程序模式CPSR = SPSR_异常
（3）中断结束，清中断
进入异常和返回异常时pc和lr的关系如下图：
从图中我们发现进入不同异常，offset的值也是有差异的。
软件上的处理流程：
1.当跳转到irq异常向量(0x18)后，发现该处是一条跳转指令“ldr pc, _irq”,
那么会通过ldr绝对跳转指令跳到到真正的中断处理函数_irq去执行。
2.那么在_irq的函数中我们需要按照之前说的**中断处理流程**去执行：
（1）保存现场
（2）异常处理（去分辨是哪一个中断源产生了中断，去执行对应的中断服务程序）
（3）恢复现场
下面用流程图总结下中断产生后的详细处理过程：
相关文章
