第7章ARM異常中斷處理及編程課件

第7章ARM異常中斷處理及編程

7.1ARM異常中斷處理概述7.2ARM體系異常中斷種類(lèi)7.3ARM應(yīng)用系統(tǒng)中異常中斷處理程序的安裝7.4ARM的SWI異常中斷處理程序設(shè)計(jì)7.5FIG和IRQ異常中斷程序設(shè)計(jì)7.6基于ARM9芯片S3C2410異常中斷程序設(shè)計(jì)第7章ARM異常中斷處理及編程7.1ARM異常中斷處1第7章ARM異常中斷處理及編程

本章的主要內(nèi)容：●ARM異常中斷處理概述●異常中斷的進(jìn)入與退出●應(yīng)用程序中異常中斷處理程序的安裝●SWI異常中斷處理程序●FIQ和IRQ異常中斷處理程序●復(fù)位異常中斷處理程序●未定義異常中斷●指令預(yù)取中止異常中斷處理程序●數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止異常中斷處理程序第7章ARM異常中斷處理及編程本章的主要內(nèi)容：2第7章ARM異常中斷處理及編程

7.1ARM異常中斷處理概述ARM異常中斷處理需要實(shí)現(xiàn)中斷的響應(yīng)、解析跳轉(zhuǎn)和返回等操作，以便支持上層應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行完當(dāng)前指令后，將跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行。當(dāng)異常中斷處理程序執(zhí)行完成后，程序返回到發(fā)生中斷的指令的下一條指令處執(zhí)行。進(jìn)入異常中斷處理程序時(shí)，要保存被中斷的程序的執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)。從異常中斷處理程序退出時(shí)，要恢復(fù)被中斷的程序的執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)。ARM體系中常在存儲(chǔ)地址的低端固化了一個(gè)32字節(jié)的硬件中斷向量表，用來(lái)指定各異常中斷及其處理程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第7章ARM異常中斷處理及編程7.1ARM異常中斷處3第7章ARM異常中斷處理及編程

當(dāng)一個(gè)異常出現(xiàn)后，ARM微處理器執(zhí)行以下操作：

（1）保存處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位；（2）設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中相應(yīng)的位；（3）將寄存器lr_mode設(shè)置成返回地址；（4）將程序計(jì)數(shù)器(PC)值設(shè)置成該異常中斷的中斷向量地址，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行。接收到中斷請(qǐng)求后，ARM處理器內(nèi)核會(huì)自動(dòng)執(zhí)行以上四步，程序計(jì)數(shù)器PC總是跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的固定地址。

從異常中斷處理程序中返回：（1）恢復(fù)被屏蔽的程序的處理器狀態(tài)；（2）返回到發(fā)生異常中斷的指令的下一條指令處繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC所指的位置對(duì)于各種不同的異常中斷是不同的，同樣，返回地址對(duì)于各種不同的異常中斷也是不同的。第7章ARM異常中斷處理及編程當(dāng)一個(gè)異常出現(xiàn)后，ARM微4第7章ARM異常中斷處理及編程

7.2ARM體系異常中斷種類(lèi)

ARM處理器中主要有7個(gè)異常（2個(gè)中斷異常）●復(fù)位（RESET)●未定義的指令

●軟件中斷

●指令與取終止（PrefechAbort)

●數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止（DATAABORT）

●外部中斷請(qǐng)求(IRQ)

●快速中斷請(qǐng)求（FIQ）

第7章ARM異常中斷處理及編程7.2ARM體系異常中5第7章ARM異常中斷處理及編程

7.2.1異常中斷向量表及異常中斷優(yōu)先級(jí)

在ARM體系中，異常中斷向量表的大小為32字節(jié)，每異常中斷占4個(gè)字節(jié)。每個(gè)異常中斷對(duì)應(yīng)的中斷向量表中的4個(gè)字節(jié)的空間中存放了一條跳轉(zhuǎn)指令或者一條向PC寄存器中賦值的數(shù)據(jù)訪問(wèn)指令。第7章ARM異常中斷處理及編程7.2.1異常中斷向量表及6第7章ARM異常中斷處理及編程

第7章ARM異常中斷處理及編程7第7章ARM異常中斷處理及編程

1．復(fù)位異常在以ARM為核的系統(tǒng)中，引起復(fù)位的原因有：

●上電復(fù)位●復(fù)位引腳上的復(fù)位脈沖●對(duì)系統(tǒng)電源檢測(cè)發(fā)現(xiàn)過(guò)壓或欠壓?！駮r(shí)鐘異常復(fù)位。

ARM處理器復(fù)位后，將進(jìn)行以下操作：

●強(qiáng)制進(jìn)入管理模式；●強(qiáng)制進(jìn)入ARM狀態(tài)；●跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址PC=0x00000000處執(zhí)行；●禁止IRQ中斷和FIQ中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程

1．復(fù)位異常8第7章ARM異常中斷處理及編程

復(fù)位后，程序狀態(tài)寄存器如下：......IFTM4M3M2M1M0

11010011上電復(fù)位后，進(jìn)入管理模式，執(zhí)行操作系統(tǒng)程序，一般用做對(duì)系統(tǒng)初始化，例如開(kāi)中斷等；然后切換到用戶模式，開(kāi)始執(zhí)行正常的用戶程序。第7章ARM異常中斷處理及編程復(fù)位后，程序狀態(tài)寄存器如下9第7章ARM異常中斷處理及編程

切換到用戶模式可使用下列程序：

MRSR0，CPSR

；讀狀態(tài)寄存器

BICR0，R0，#03

；把末兩位清0MSRCPRS_c，R0

；把修改后的值加載給；狀態(tài)寄存器，切換結(jié)束

......

；用戶程序第7章ARM異常中斷處理及編程

切換到用戶模式可使用下列10第7章ARM異常中斷處理及編程

2．未定義指令異常

ARM的未定義指令異常有以下兩種情況：（1）遇到一條沒(méi)有定義指令；（2）執(zhí)行一條對(duì)協(xié)處理器的操作指令沒(méi)有應(yīng)答。

未定義異常中斷時(shí)，狀態(tài)寄存器中的F位不變。使用下列指令退出異常中斷，返回原程序?！癜严乱粭l指令的地址拷貝給LR；●把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_und；●強(qiáng)制進(jìn)入未定義模式；●強(qiáng)制進(jìn)入到ARM模式；●跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址PC=0x00000004處執(zhí)行；●禁止IRQ中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程

2．未定義指令異常11第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：......IFTM4M3M2M1M0

1x011011

未定義異常中斷返回時(shí)，使用下列指令返回到原中斷處：MOVSPC，R14. 第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄12第7章ARM異常中斷處理及編程

3．軟件中斷異常

是由指令SWI引起的。程序在執(zhí)行這一指令后，進(jìn)入異常中斷。處理器響應(yīng)中斷，硬件執(zhí)行如下的操作：●把下一條指令的地址拷貝給LR；●把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_svc；●強(qiáng)制進(jìn)入管理模式；●強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；●跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址PC=0x00000008處執(zhí)行；●禁止IRQ中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程

3．軟件中斷異常13第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后的程序狀態(tài)寄存器如下：......IFTM4M3M2M1M0

1x010011軟件中斷處理程序完成后，使用下列指令返回到原中斷處：MOVSPC，R14第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后的程序狀態(tài)寄存14第7章ARM異常中斷處理及編程

4．預(yù)取指中止異常程序存儲(chǔ)器引起的中止異常叫做預(yù)取指中止異常；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器引起的中止異常叫做數(shù)據(jù)中止異常。

有兩種可能如下：

●當(dāng)執(zhí)行這條指令前程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)，則這條無(wú)效指令不引起異常中斷；●當(dāng)執(zhí)行到這條指令時(shí)，處理器會(huì)發(fā)生預(yù)取指中止異常，引起中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程

4．預(yù)取指中止異常15第7章ARM異常中斷處理及編程

當(dāng)進(jìn)入預(yù)取指異常中斷時(shí)，處理器硬件響應(yīng)中斷，執(zhí)行以下的操作：●把中斷時(shí)PC的地址拷貝給LR；●把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；●強(qiáng)制進(jìn)入中止異常模式；●強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；●跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址PC=0x0000000C處執(zhí)行；●禁止IRQ中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程當(dāng)進(jìn)入預(yù)取指異常中斷時(shí)，處16第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：......IFTM4M3M2M1M0

1x010111預(yù)取指中止異常中斷返回時(shí)，應(yīng)該執(zhí)行下列指令：SUBSPC，R14，#4.第7章ARM異常中斷處理及編程進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器17第7章ARM異常中斷處理及編程

5．?dāng)?shù)據(jù)中止異常ARM處理器訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)出了中止信號(hào)，引起數(shù)據(jù)中止異常。數(shù)據(jù)中止異常中斷服務(wù)程序返回時(shí)，用下列指令：

SUBSPC，R14，#8

上述指令是返回到中斷時(shí)所執(zhí)行的指令，目的是再一次從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)。如果不再一次讀取數(shù)據(jù)，則執(zhí)行下一條指令，此時(shí)使用下列指令返回：

SUBSPC，R14，#4第7章ARM異常中斷處理及編程5．?dāng)?shù)據(jù)中止異常18第7章ARM異常中斷處理及編程

當(dāng)進(jìn)入數(shù)據(jù)中止異常中斷時(shí)，處理器硬件響應(yīng)中斷，執(zhí)行以下的操作：●把中斷時(shí)的PC的地址拷貝給LR；●把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；●強(qiáng)制進(jìn)入中止異常模式；●強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；●跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址PC=0x00000010處執(zhí)行；●禁止IRQ中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程當(dāng)進(jìn)入數(shù)據(jù)中止異常中斷19第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：......IFTM4M3M2M1M0

1x010111第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄20第7章ARM異常中斷處理及編程

6．中斷請(qǐng)求（IRQ）異常當(dāng)I=1時(shí)。則屏蔽IRQ中斷，當(dāng)I=0時(shí)，則允許中斷。處理器復(fù)位后置I為1，關(guān)閉中斷。ARM系統(tǒng)中外設(shè)通過(guò)該異常中斷請(qǐng)求處理服務(wù)。

例如：定時(shí)器中斷、串行口通訊中斷、外部信號(hào)中斷和A/D處理中斷等。IRQ中斷是可屏蔽的。在狀態(tài)寄存器中的I位就是IRQ的屏蔽位。第7章ARM異常中斷處理及編程6．中斷請(qǐng)求（IRQ）異常21第7章ARM異常中斷處理及編程

當(dāng)發(fā)生IRQ中斷時(shí)，處理器硬件響應(yīng)中斷，執(zhí)行下列操作：

●把中斷時(shí)的PC的地址值拷貝給LR；●把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_irq；●強(qiáng)制進(jìn)入IRQ異常模式；●強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；●跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址PC=0x00000018處執(zhí)行；●禁止IRQ中斷。第7章ARM異常中斷處理及編程當(dāng)發(fā)生IRQ中斷時(shí)，22第7章ARM異常中斷處理及編程

進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：......IFTM4M3M2M1M0

1x010010

完成中斷處理后，程序執(zhí)行下列返回原中斷處：SUBSPC.R14，#4.第7章ARM異常中斷處理及編程進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器23第7章ARM異常中斷處理及編程

7.2.2支持中斷跳轉(zhuǎn)的解析程序（1）解析程序的概念和作用中斷解析程序是為了使得上層應(yīng)用程序與硬件中斷跳轉(zhuǎn)聯(lián)系起來(lái)所編寫(xiě)一段中間的服務(wù)程序。中斷跳轉(zhuǎn)流程圖如圖7.1所示。第7章ARM異常中斷處理及編程7.2.2支持中斷跳轉(zhuǎn)的24第7章ARM異常中斷處理及編程

（2）解析過(guò)程以一次IRQ跳轉(zhuǎn)為例說(shuō)明解析過(guò)程，假定中斷向量表定義在0x00400000開(kāi)始的外部RAM空間，中斷解析示例流程如圖7.2所示。圖中實(shí)線表示的流程都用ARM匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，一般作為boot代碼的一部分放在系統(tǒng)的底層模塊中。填寫(xiě)向量表的操作可以在上層應(yīng)用程序中方便地實(shí)現(xiàn)，比如在C語(yǔ)言中：*(int*(0x00400018))=(int)ISR_IRQ；這樣就將IRQ中斷的服務(wù)程序入口地址（0x00300260）填寫(xiě)到中斷向量表中的固定地址0x00400018開(kāi)始的4字節(jié)空間了。這樣就可避免在應(yīng)用程序中計(jì)算中斷的跳轉(zhuǎn)地址，并可很方便的選擇不同的函數(shù)作為指定中斷的服務(wù)程序。當(dāng)然，在程序開(kāi)發(fā)時(shí)要合理開(kāi)辟好向量表，避免對(duì)向量表地址空間不必要的寫(xiě)操作。第7章ARM異常中斷處理及編程（2）解析過(guò)程25第7章ARM異常中斷處理及編程

第7章ARM異常中斷處理及編程26第7章ARM異常中斷處理及編程

（3）解析程序的擴(kuò)展

在ARM處理器中會(huì)包含很多中斷源，通常會(huì)在ARM內(nèi)核外面擴(kuò)展一個(gè)中斷控制器來(lái)管理各種原因產(chǎn)生的中斷。如，三星公司的S3C4510B處理器中的IRQ/FIQ類(lèi)型的中斷源可以有21個(gè)S3C44B0X有26個(gè)。解析程序的擴(kuò)展處理流程可用圖7.3表示。7.3中斷解析的擴(kuò)展處理流程第7章ARM異常中斷處理及編程（3）解析程序的擴(kuò)展7.327第7章ARM異常中斷處理及編程

7.3中斷解析的擴(kuò)展處理流程第7章ARM異常中斷處理及編程7.3中斷解析的擴(kuò)展處理28第7章ARM異常中斷處理及編程

(4)向量中斷的處理在設(shè)計(jì)外部擴(kuò)展的中斷控制器時(shí)提供了一種叫做“向量中斷”的中斷跳轉(zhuǎn)機(jī)制。與前面敘述的擴(kuò)展解析跳轉(zhuǎn)流程有所不同，它不需要軟件來(lái)識(shí)別具體的中斷源，也就是不需要添加圖7.3中的IRQ/FIQ服務(wù)程序，而完全由硬件自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的中斷地址。其它跳轉(zhuǎn)流程的原理都是一樣的。這相當(dāng)于擴(kuò)展了ARM內(nèi)核的硬件中斷向量表，減小了中斷響應(yīng)延時(shí)。以S3C2410X處理器的外部中斷0為例，需要在其對(duì)應(yīng)的硬件固定跳轉(zhuǎn)地址0x00000020處添加指令：ldrpc,=HandlerEINT，使得程序跳轉(zhuǎn)到其服務(wù)程序HandlerEINT0處執(zhí)行。向量中斷的處理如圖7.4所示。第7章ARM異常中斷處理及編程(4)向量中斷的處理29第7章ARM異常中斷處理及編程

圖7.4向量中斷的處理第7章ARM異常中斷處理及編程圖7.4向量中斷的處理30第7章ARM異常中斷處理及編程

7.3中斷解析的擴(kuò)展處理流程7.3ARM應(yīng)用系統(tǒng)中異常中斷處理程序的安裝在ARM應(yīng)用程序中安裝異常中斷處理程序通常有下列兩種方法?！袷褂锰D(zhuǎn)指令：可以在異常中斷對(duì)應(yīng)異常向量表中特定位置放置一條跳轉(zhuǎn)指令，直接跳轉(zhuǎn)到該異常中斷的處理程序。但只能在32M空間范圍內(nèi)跳轉(zhuǎn)?！袷褂脭?shù)據(jù)讀取指令LDR：使用數(shù)據(jù)讀取指令LDR向程序計(jì)數(shù)器PC中直接賦值。這種方法分為兩步：先將異常中斷處理程序的絕對(duì)地址存放在距離向量表4KB范圍內(nèi)的一個(gè)存儲(chǔ)單元中；再使用數(shù)據(jù)讀取指令LDR將該單元的內(nèi)容讀取到程序計(jì)數(shù)器PC中。第7章ARM異常中斷處理及編程7.3中斷解析的擴(kuò)展處理31第7章ARM異常中斷處理及編程

7.3中斷解析的擴(kuò)展處理流程7.3.1在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)安裝異常中斷處理程序

1．地址0x00處為ROM的情況

當(dāng)?shù)刂?x0處為ROM時(shí):在異常中斷向量表中，可以使用數(shù)據(jù)讀取指令LDR直接向程序計(jì)數(shù)器PC中賦值，也可以直接使用跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)到異常中斷處理程序。第7章ARM異常中斷處理及編程7.3中斷解析的擴(kuò)展處理32第7章ARM異常中斷處理及編程

使用數(shù)據(jù)讀取指令LDR的示例如下所示：Vector_Init_BlockLDRPC，Reset_AddrLDRPC，Undefined_AddrLDRPC，SW_AddrLDRPC，Prefeth_AddrLDRPC，Abort_AddrNOPLDRPC，IRQ_AddrLDRPC，F(xiàn)IQ_AddrReset_Addr

DCDStart_Boot第7章ARM異常中斷處理及編程使用數(shù)據(jù)讀取指令LDR的示33第7章ARM異常中斷處理及編程

Undefined_AddrDCDUndefined_HandleSW_Addr

DCDSWI_HandlePrefeth_Addr

DCDPrefeth_HandleAbort_AddrDCDAbort_HandleDCD0IRQ_Addr

DCDIRQ_HandleFIQ_Addr

DCDFIQ_Handle第7章ARM異常中斷處理及編程Undefined_Add34第7章ARM異常中斷處理及編程

使用跳轉(zhuǎn)指令的示例如下所示：Vector_Init_BlockBLReset_HandleBLUndefined_HandleBLSWI_HandleBLPrefeth_HandleBLAbort_HandleNOPBLIRQ_HandleBLFIQ_Handle第7章ARM異常中斷處理及編程使用跳轉(zhuǎn)指令的示例如下所示35第7章ARM異常中斷處理及編程

2.地址0x00處為RAM的情況

當(dāng)?shù)刂?x0處為RAM時(shí)，中斷向量表必須使用數(shù)據(jù)讀取指令直接指向PC中賦值的形式。而且，必須使用下面的代碼把中斷向量表從ROM中復(fù)制到RAM的地址0x00開(kāi)始處的存儲(chǔ)空間中。中斷向量表從ROM中復(fù)制到RAM的代碼段如下：MOVr8，#0ADRr9，Vector_Init_Block;復(fù)制中斷向量表（8字）LDMIAr9!，{r0-r7}STMIAr8!，{r0-r7};復(fù)制保存各中斷處理函數(shù)地址的表（8words）LDMIAr9!，{r0-r7}STMIAr8!，{r0-r7}第7章ARM異常中斷處理及編程2.地址0x00處為RA36第7章ARM異常中斷處理及編程

7.3.2在C程序中安裝異常中斷處理程序安裝異常中斷處理程序的方法。1．中斷向量表中使用跳轉(zhuǎn)指令的情況當(dāng)中斷向量表中使用跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，在C程序中安裝異常中斷處理程序的操作如下：（1）讀取中斷處理程序的地址。（2）從上一步得到的地址中減去該異常中斷對(duì)應(yīng)的中斷向量的地址。（3）從上一步得到的地址中減去8，以允許指令預(yù)取。（4）將上一步得到的地址右移 2位，得到以字（32位）為單位的偏移量。（5）確保上一步得到的地址值高8位為0，因?yàn)樘D(zhuǎn)指令只允許24位的偏移量。（6）將上一步得到的地址與數(shù)據(jù)0xea000000作邏輯或，從而得到將要寫(xiě)到中斷向量表中的跳轉(zhuǎn)指令的編碼。第7章ARM異常中斷處理及編程7.3.2在C程序中安裝37第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.1使用跳轉(zhuǎn)指令的中斷向量表unsignedInstall_Handler(unsignedroutine,unsigned*vector)/*在中斷向量表中vector處，添上合適的跳轉(zhuǎn)指令*//*該跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)到中斷處理程序routine處。*//*程序返回原來(lái)的中斷向量*/{unsignedvec,oldvec;vec=((routine–(unsigned)vector–0x8)>>2);if(vec&oxff000000){printf(“InstallationofHandlerfailed“);exit(1);}vec=oxea000000|vec;oldvec=*vector;*vector=vec;return(oldvec);}第7章ARM異常中斷處理及編程例7.1使用跳轉(zhuǎn)指令的中38第7章ARM異常中斷處理及編程

2．中斷向量表中使用數(shù)據(jù)讀取指令的情況當(dāng)中斷向量表中使用數(shù)據(jù)讀取指令時(shí)，在C程序中安裝異常中斷處理程序的操作過(guò)程如下：（1）讀取中斷處理程序的地址。（2）從上一步得到的地址中減去該異常中斷對(duì)應(yīng)的中斷向量的地址。（3）從上一步得到地址中減去8，以允許指令預(yù)取。（4）將上一步得到地址與數(shù)據(jù)0xe59ff000作邏輯或，從而得到將要寫(xiě)到中斷向量表中的數(shù)據(jù)讀取指令的編碼。（5）將中斷處理程序的地址放到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。第7章ARM異常中斷處理及編程2．中斷向量表中使用39第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.2使用數(shù)據(jù)讀取指令的中斷向量表unsignedInstall_Handler(unsignedlocation,unsigned*vector)/*在中斷向量表中vector處，添上合適的指令LDRpc,[pc,#offset]*//*該指令跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址存放在存儲(chǔ)單元‘location’中*//*函數(shù)返回原來(lái)的中斷向量*/{unsignedvec,oldvec;vec=((unsigned)location–(unsigned)vector–0x8)|0xe59ff000;oldvec=*vector;*vector=vec;return(oldvec);}第7章ARM異常中斷處理及編程例7.2使用數(shù)據(jù)讀取指令40第7章ARM異常中斷處理及編程

用下面的語(yǔ)句調(diào)用例7.2的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)用C語(yǔ)言程序完成中斷處理程序的安裝。unsigned*irqvec=(unsigned*)0x18;Install_Handler((unsigned)IRQHandler,irqvec);第7章ARM異常中斷處理及編程用下面的語(yǔ)句調(diào)41第7章ARM異常中斷處理及編程

7.4ARM的SWI異常中斷處理程序設(shè)計(jì)

通過(guò)SWI異常中斷指令，用戶模式下應(yīng)用程序可以調(diào)用系統(tǒng)模式下的代碼。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，通常使用SWI異常中斷為用戶應(yīng)用程序提供系統(tǒng)功能調(diào)用。7.4.1SWI異常中斷處理程序的實(shí)現(xiàn)在SWI指令中包括一個(gè)24位的立即數(shù)（中斷調(diào)用號(hào)），該立即數(shù)指示了用戶要請(qǐng)求的特定的調(diào)用功能，所以在SWI的異常中斷中要讀取這個(gè)中斷調(diào)用號(hào)，然后根據(jù)中斷號(hào)，來(lái)調(diào)用相應(yīng)的處理程序。這個(gè)過(guò)程可以分兩步：第1步是SWI中斷處理程序?yàn)閰R編，用于確定SWI指令中的24位的立即數(shù)；第2步是SWI異常中斷處理的功能服務(wù)程序，是具體實(shí)現(xiàn)SWI的各個(gè)功能，它即可用匯編語(yǔ)言，也可用C語(yǔ)言編程。第7章ARM異常中斷處理及編程7.4ARM的SWI異42第7章ARM異常中斷處理及編程

1.第1步用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的SWI異常中斷處理程序

由于是在底層操作，所以這個(gè)異常中斷處理程序得用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，例7.3所示的SWI異常中斷處理程序中的blswi_service_func指令是調(diào)用第2步的SWI異常中斷處理的功能服務(wù)程序，此函數(shù)是用于實(shí)現(xiàn)SWI的各個(gè)功能。第7章ARM異常中斷處理及編程1.第1步用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)43第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.3匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的第1步SWI異常中斷處理程序areatop_swicodereadonlyexportswi_headlerswi_headlerstmfdsp!,{r0-r12,lr}

;保存r0至r12,lr的寄存器值ldrr0,[lr,#-4]

;從存儲(chǔ)器中取得SWI指令的所在地址bicr0,r0,#FF000000

;讀取24位中斷調(diào)用號(hào)movr1,sp;=============================blswi_service_func

;調(diào)用功能服務(wù)函數(shù)，見(jiàn)下面

;中斷調(diào)用號(hào)通過(guò)r0寄存器傳入

;參數(shù)通過(guò)r1寄存器傳入;==============================ldmfdsp!,{r0-r12,pc}^

;恢復(fù)調(diào)用前r0至r12，退出end第7章ARM異常中斷處理及編程例7.3匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的44第7章ARM異常中斷處理及編程

2.SWI異常中斷處理的中斷服務(wù)程序

為了具體實(shí)現(xiàn)SWI的各個(gè)功能，需編寫(xiě)SWI異常中斷處理的功能服務(wù)程序，它即可用匯編語(yǔ)言，也可用C語(yǔ)言編程。例7.4是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的SWI異常中斷處理的中斷服務(wù)程序，例7.5是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的SWI異常中斷處理的中斷服務(wù)程序。第7章ARM異常中斷處理及編程2.SWI異常中斷處理的45第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.4匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的SWI異常中斷處理程序areatoplevelswicodereadonlyexportswi_headlerswi_headlerstmfdsp!,{r0-r12,lr}；保存r0至r12,lr的寄存器值ldrr0,[lr,#-4]

；從存儲(chǔ)器中取得SWI指令的所在地址bicr0,r0,#FF000000

；讀取24位中斷調(diào)用號(hào)movr1,sp；判斷立即數(shù)是否有效cmpR0,#MaxOfSWI；判R0中數(shù)是否有效超過(guò)允許的最大值ldrlspc,[pc,r0,lsl#2]bOutOfSWIRange；超出范圍JumpListofSWI；SWI的跳轉(zhuǎn)表dcdSWIPro_0；SWI對(duì)應(yīng)立即數(shù)0的中斷處理程序入口地址dcdSWIPro_1；SWI對(duì)應(yīng)立即數(shù)1的中斷處理程序入口地址第7章ARM異常中斷處理及編程例7.4匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的S46第7章ARM異常中斷處理及編程

；其他所有的軟中斷入口SWIPro_0；進(jìn)入SWI對(duì)應(yīng)立即數(shù)0的中斷處理程序；對(duì)應(yīng)立即數(shù)0的中斷處理程序bEndOfSWISWIPro1；進(jìn)入SWI對(duì)應(yīng)立即數(shù)1的中斷處理程序；對(duì)應(yīng)立即數(shù)1的中斷處理程序bEndOfSWI；其他的SWI處理程序EndOfSWI；結(jié)束SWI中斷處理程序ldmfdsp!,{r0-r12,pc}^

;恢復(fù)調(diào)用前的r0至r12，退出中斷程序end第7章ARM異常中斷處理及編程47第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.5用C語(yǔ)言編寫(xiě)的第2步SWI異常中斷處理的中斷服務(wù)程序

用C語(yǔ)言編寫(xiě)的第2步SWI異常中斷處理的中斷服務(wù)程序的函數(shù)原形如下：voidswi_service_func(unsignedintnumber，unsignedint*reg)

其中：參數(shù)number是SWI的中斷調(diào)用號(hào)，是利用從中斷處理函數(shù)獲得的中斷調(diào)用號(hào)；參數(shù)reg是SWI異常中斷第1步（例7.3）中斷處理程序傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)棧指針。在第1步的SWI異常中斷處理程序調(diào)用第2步中斷處理程序的操作如下所示：

設(shè)置C程序?qū)⑹褂玫牡诙€(gè)參數(shù)，根據(jù)ATPCS第個(gè)參數(shù)保存在寄存器R1中第7章ARM異常中斷處理及編程例7.5用C語(yǔ)言編寫(xiě)的第48第7章ARM異常中斷處理及編程

movr1,spblswi_service_func

;調(diào)用功能服務(wù)函數(shù)，見(jiàn)下面

;中斷調(diào)用號(hào)通過(guò)r0寄存器傳入

;參數(shù)通過(guò)r1寄存器傳入第2步SWI異常中斷處理的中斷服務(wù)程序代碼如下：voidswi_service_func(unsignedintnumber，unsignedint*reg){

unsignedintreg1,reg2,reg3,reg4;

//獲取SWI前傳入的參數(shù)

reg1=reg[0];

reg2=reg[1];

reg3=reg[2];

reg4=reg[3];

第7章ARM異常中斷處理及編程movr1,spbl49第7章ARM異常中斷處理及編程

switch(number){

case0:

//dosomething

break;

case1:

//dosomething

break;

casen:

//dosomething

break;

default:

//dosomething

}

}

第7章ARM異常中斷處理及編程

switch(n50第7章ARM異常中斷處理及編程

//更新結(jié)果存入r0-r3

reg[0]=updata_reg1;

reg[1]=updata_reg2;

reg[2]=updata_reg3;

reg[3]=updata_reg4;}第7章ARM異常中斷處理及編程

//更新結(jié)果存入51第7章ARM異常中斷處理及編程

7.4.2SWI異常中斷調(diào)用

1．在特權(quán)模式下調(diào)用SWI執(zhí)行SWI指令后，系統(tǒng)將會(huì)把CPSR寄存器的內(nèi)容保存到寄存器SPSR_svc中，將返回地址保存到寄存器LR_svc中。這樣如果在執(zhí)行SWI指令時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)處于特權(quán)模式下，這時(shí)寄存器SPSR_svc和寄存器LR_svc中的內(nèi)容就會(huì)被破壞。因此如果在特權(quán)模式下調(diào)用SWI功能（即執(zhí)行SWI指令），比如在一個(gè)SWI異常中斷處理程序中執(zhí)行SWI指令，就必須將原始的寄存器SPSR_svc和寄存器LR_svc值保存在數(shù)據(jù)棧中。第7章ARM異常中斷處理及編程7.4.2SWI異常中52第7章ARM異常中斷處理及編程

例如7.6在SWI中斷程序處理程序中保存寄存器SPSR_svc和寄存器LR_svc值areatop_swicodereadonlyexportswi_headlerswi_headlerstmfdsp!,{r0-r3,12,lr}

;保存r0至r3,r12,lr的寄存器值；保存SPSR_svcmovr1,spMRSr0,spsrstmfdsp!,{r0}

；讀取SWI指令ldrr0,[lr,#-4]

;從存儲(chǔ)器中取得SWI指令的所在地址bicr0,r0,#FF000000

;讀取24位中斷調(diào)用號(hào)，并存入寄存器r0中第7章ARM異常中斷處理及編程例如7.6在SWI中斷53第7章ARM異常中斷處理及編程

;========================blswi_service_func

;調(diào)用功能服務(wù)函數(shù)，;見(jiàn)下面中斷調(diào)用號(hào)通過(guò)r0寄存器;傳入?yún)?shù)通過(guò)r1寄存器傳入;==========================ldmfdsp!,{r0}

;恢復(fù)調(diào)用前的r0MSRspsr_cf,r0ldmfdsp!,{r0-r3,r12,pc}^

;恢復(fù)調(diào)用前的r0至r12，離開(kāi)中斷處理程序end第7章ARM異常中斷處理及編程;============54第7章ARM異常中斷處理及編程

2.從應(yīng)用程序中調(diào)用SWI

可分兩種情況從應(yīng)用程序中調(diào)用特定的SWI功能：其一是使用匯編指令調(diào)用；其二是用C程序調(diào)用。匯編指令調(diào)用特定的SWI功能只要將所需要的參數(shù)按ATPCS的要求放置在相應(yīng)的寄存器中，然后在指令SWI中指定相應(yīng)24位立即數(shù)（即待調(diào)用的SWI功能號(hào)）即可。第7章ARM異常中斷處理及編程2.從應(yīng)用程序中調(diào)用SW55第7章ARM異常中斷處理及編程

例如7.7

下面的例子是用匯編指令實(shí)現(xiàn)SWI的調(diào)用。SWI中斷處理程序所需的參數(shù)放在寄存器R0中，然后調(diào)用功能號(hào)為0x0的SWI功能調(diào)用。MOVR0,#100SWI0x0第7章ARM異常中斷處理及編程例如7.756第7章ARM異常中斷處理及編程

例如7.8

下面是ARM公司的ADS1.2中自帶的一個(gè)完整的用C語(yǔ)言程序調(diào)用特定的SWI功能的例子，例子中提供了4個(gè)SWI功能調(diào)用，功能號(hào)分別為0x0、0x1、0x2和0x3。其中SWI0x0和SWI0x1使用兩個(gè)整型的輸入?yún)?shù)，并返回一個(gè)結(jié)果值；SWI0x2使用4個(gè)輸入?yún)?shù)，并返回一個(gè)結(jié)果值；SWI0x3使用4個(gè)輸入?yún)?shù)，并返回4個(gè)結(jié)果值。第7章ARM異常中斷處理及編程例如7.857第7章ARM異常中斷處理及編程

從C程序中調(diào)用特定的SWI功能程序代碼如下：/*頭文件—swi.h*/__swi(0)intmultiply_two(int,int);__swi(1)intadd_two(int,int);__swi(2)intadd_multiply_two(int,int,int,int);structfour_results{inta;intb;intc;intd;};__swi(3)__value_in_regsstructfour_resultsmany_operations(int,int,int,int);第7章ARM異常中斷處理及編程從C程序中調(diào)用特定的SW58第7章ARM異常中斷處理及編程

/*主程序——main()*/#include<stdio.h>#include“swi.h”unsigned*swi_vec=(unsigned*)0x08;externvoidSWI_Handler(void);/*使用Install_Handler()安裝SWI異常中斷處理程序*/unsignedInstall_Handler(unsignedroutine,unsigned*vector){unsignedvec,old_vec;vec=(routine–(unsigned)vector-8)>>2;if(vec&0xff000000){printf(“Handlergreaterthan32Mbytesfromvector“);}第7章ARM異常中斷處理及編程/*主程序——main59第7章ARM異常中斷處理及編程

vec=0xea000000|vec;old_vec=*vector;*vector=vec;return(old_vec);}intmain(void){intresult1,result2;structfour_resultsres_3;Install_Handler((unsigned)SWI_Handler,swi_vec);printf(“result1=multiply_two(2,4)=%d\n”,result1=multiply_two(2,4));printf(“result2=multiply_two(3,6)=%d\n”,第7章ARM異常中斷處理及編程vec=0xea00060第7章ARM異常中斷處理及編程

result2=multiply_two(3,6));printf(“add_two(result1,result2)=%d\n”,add_two(result1,result2));printf(“add_multiply_two(2,4,3,6)=%d\n”,add_multiply_two(2,4,3,6));res_3=many_operations(12,4,3,1);printf(“res_3.a=%d\n”,res_3.a);printf(“res_3.b=%d\n”,res_3.b);printf(“res_3.c=%d\n”,res_3.c);printf(“res_3.d=%d\n”,res_3.d);return0;}第7章ARM異常中斷處理及編程result2=multi61第7章ARM異常中斷處理及編程

；第1步SWI異常中斷處理程序SWI_HandlerAREASWI_Area,CODE,READONLYEXPORTC_SWI_HandlerT_bitEQU0x20SWI_HandlerSTMFDsp!,{r0-r3,r12,lr}MOVr1,spMRSr0,spsrSTMFDsp!,{r0}TSTr0,#T_bitLDRNEHr0,[lr,#-2]BICENr0,r0,#0xff00LDREQr0,[lr,#-4]第7章ARM異常中斷處理及編程；第1步SWI異常中斷處理62第7章ARM異常中斷處理及編程

BICEQr0,r0,#0xff000000BLC_SWI_HandlerLDMFDsp!,{r0}MSRspsr_cf,r0LDMFDsp!,{r0,r3,r12,pc}^END；第2步SWI異常中斷處理程序voidC_SWI_Handler()voidC_SWI_Handler(){switch(swi_num){

第7章ARM異常中斷處理及編程BICEQr0,63第7章ARM異常中斷處理及編程

case0;//對(duì)應(yīng)于SWI0x0regs[0]=regs[0]*regs[1];break;case1;//對(duì)應(yīng)于SWI0x1regs[0]=regs[0]+regs[1];break;case2;//對(duì)應(yīng)于SWI0x2regs[0]=(regs[0]*regs[1])+(regs[2]*regs[3]);break;case3;//對(duì)應(yīng)于SWI0x3{intw,x,y,z;第7章ARM異常中斷處理及編程case0;//對(duì)64第7章ARM異常中斷處理及編程

w=regs[0];x=regs[1];y=regs[2];z=regs[3];regs[0]=w+x+y+z;regs[1]=w-x-y-z;regs[2]=w*x*y*z;regs[3]=(w+x)*(y–z);}break

;}}第7章ARM異常中斷處理及編程w=regs[0];65第7章ARM異常中斷處理及編程

3.從應(yīng)用程序中動(dòng)態(tài)調(diào)用SWI動(dòng)態(tài)調(diào)用SWI是指在應(yīng)用程序的運(yùn)行時(shí)調(diào)用SWI的功能號(hào)。有兩種方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)用SWI功能號(hào)。方法1：在運(yùn)行時(shí)得到SWI功能號(hào)，然后構(gòu)造出相應(yīng)的SWI指令的編碼，把這個(gè)指令的編碼保存在某個(gè)存儲(chǔ)單元中，執(zhí)行該指令即可。方法2：用一個(gè)通用的SWI異常中斷處理程序，將運(yùn)行時(shí)需要調(diào)用的SWI功能號(hào)作為參數(shù)傳遞給該通用的SWI異常中斷處理程序。通用的SWI異常中斷處理程序根據(jù)參數(shù)值調(diào)用相應(yīng)的SWI處理程序完成需要操作。第7章ARM異常中斷處理及編程3.從應(yīng)用程序中動(dòng)態(tài)調(diào)用66第7章ARM異常中斷處理及編程

在匯編程序中常用第2種方法。在執(zhí)行SWI指令之前先將需要調(diào)用的SWI功能號(hào)放在某個(gè)寄存器（R0～R12都可以使用），在通用的SWI異常中斷程序讀取該寄存器值，決定需要執(zhí)行的操作，但有些SWI處理程序需要SWI指令中的24位立即數(shù)，因而上述兩種方法常常組合使用。在操作系統(tǒng)中通常使用一個(gè)SWI功能號(hào)和一個(gè)寄存器來(lái)提供很多的SWI功能調(diào)用，這樣可以將其他的SWI功能號(hào)留給用戶使用。第7章ARM異常中斷處理及編程在匯編程序中常用第2種67第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.9在ARM體系中semihost的實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，ARM程序使用SWI0x123456來(lái)實(shí)現(xiàn)semihost功能調(diào)用；Thumb程序使用SWI0xAB來(lái)實(shí)現(xiàn)semihost功能調(diào)用。此例中將子程序WRITEC（unsignedop,char*c）映射到somehost功能調(diào)用，具體semihostSWI的子功能號(hào)通過(guò)參數(shù)op傳遞。第7章ARM異常中斷處理及編程例7.968第7章ARM異常中斷處理及編程

7.5FIG和IRQ異常中斷程序設(shè)計(jì)IRQ和FIQ是ARM處理器的兩種編程模式。IRQ是指中斷模式，F(xiàn)IR是指快速中斷模式。IRQ可以被FIQ所中斷，但I(xiàn)RQ不能中斷FIQ。為了使FIQ更快，所以這種模式有更多的影子寄存器。FIQ不能調(diào)用SWI（軟件中斷）。FIQ還必須禁用中斷。如果一個(gè)FIQ例程必須重新啟用中斷，則它太慢了，并應(yīng)該是IRQ而不是FIQ。設(shè)置IRQ/FIQ中斷，若是IRQ中斷則可以設(shè)置為向量中斷并分配中斷優(yōu)先級(jí)，否則為非向量IRQ。然后可以設(shè)置中斷允許，以及向量中斷對(duì)應(yīng)地址或非向量中斷默認(rèn)地址。當(dāng)有中斷后，若是IRQ中斷，則可以讀取向量地址寄存器，然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的代碼。當(dāng)要退出中斷時(shí)，對(duì)向量地址寄存器寫(xiě)0，通知VIC（中斷向量控制器）中斷結(jié)束。當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，處理器將會(huì)切換處理器模式，同時(shí)相關(guān)的寄存器也將會(huì)映射。第7章ARM異常中斷處理及編程7.5FIG和IRQ異常69第7章ARM異常中斷處理及編程

IRQ（外部中斷請(qǐng)求）：當(dāng)處理器的外部中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的I位為0時(shí)，產(chǎn)生IRQ異常。系統(tǒng)的外設(shè)可以該異常請(qǐng)求中斷服務(wù)（異常向量：0x0000,0018）；FIQ（快速中斷請(qǐng)求）：當(dāng)處理器的快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的F位為0時(shí)，產(chǎn)生FIQ異常（異常向量：0x0000,001C）。使用外部中斷應(yīng)注意把某個(gè)引腳設(shè)置為外部中斷功能后，該引腳為輸入模式，由于沒(méi)有內(nèi)部上拉電阻，所以必須外接一個(gè)上拉電阻，確保引腳不被懸空；除了引腳連接模塊的設(shè)置，還需要設(shè)置VIC模塊，才能產(chǎn)生外部中斷，否則外部中斷只能反映在EXTINT寄存器中；要使器件進(jìn)入掉電模式并通過(guò)外部中斷喚醒，軟件應(yīng)該正確設(shè)置引腳的外部中斷功能，再進(jìn)入掉電模式。第7章ARM異常中斷處理及編程IRQ（外部中斷70第7章ARM異常中斷處理及編程

7.5.1IRQ和FIQ異常中斷處理程序1．不可重入的IRQ/FIQ異常中斷處理程序在C語(yǔ)言中，不可重入的IRQ/FIQ異常中斷處理程序可以使用關(guān)鍵詞_irq來(lái)說(shuō)明。關(guān)鍵詞_irq可以實(shí)現(xiàn)下面的操作：●保存APCS規(guī)定的被破壞的寄存器。●保存其他中斷處理程序中用到的寄存器?！裢瑫r(shí)將（LR-4）賦給程序計(jì)數(shù)器PC實(shí)現(xiàn)中斷處理程序的返回，并且恢復(fù)CPSR寄存器的內(nèi)容。當(dāng)IRQ/FIQ異常中斷處理程序調(diào)用了子程序時(shí)，關(guān)鍵詞_irq可以使IRQ/FIQ異常中斷處理程序返回時(shí)從其數(shù)據(jù)棧中讀取LR_irq值，并通過(guò)SUBSPC，LR，#4；實(shí)現(xiàn)返回。第7章ARM異常中斷處理及編程7.5.1I71第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.10的程序中說(shuō)明了關(guān)鍵詞_irq的作用。在例中的兩個(gè)C語(yǔ)言程序中，第1個(gè)使用了關(guān)鍵詞_irq的聲明，第2個(gè)沒(méi)有使用關(guān)鍵詞_irq的聲明。例7.10關(guān)鍵詞_irq的作用/*第1個(gè)程序使用關(guān)鍵詞_irq聲明*/_irqvoidIRQHandler(void){volatileunsignedint*base=(unsignedint*)0x80000000;if(*base==1){C_int_handler();//調(diào)用相應(yīng)的C語(yǔ)言處理程序}*(base+1)=0;//清除中斷標(biāo)志}第7章ARM異常中斷處理及編程例7.10的程序中說(shuō)明了關(guān)72第7章ARM異常中斷處理及編程

；第1個(gè)C語(yǔ)言程序?qū)?yīng)的匯編程序IRQHandlerPROCSTMFDsp!,{r0-r4.r12,lr}MOVr4,#0x80000000LDRr0,[r4,#0]SUBsp,sp,#4CMPr0,#1BLEQC_int_handlerMOVr0,#0STRr0,[r4,#4]ADDsp,sp,#4LDMFDsp!,{r0-r4,r12,lr}SUBSpc,lr,#4ENDP第7章ARM異常中斷處理及編程；第1個(gè)C語(yǔ)言程序?qū)?yīng)的匯73第7章ARM異常中斷處理及編程

EXPORTIRQHandler/*第2個(gè)程序沒(méi)有使用關(guān)鍵詞_irq聲明*/irqvoidIRQHandler(void){volatileunsignedint*base=(unsignedint*)0x80000000;if(*base==1){C_int_handler();//調(diào)用相應(yīng)的C語(yǔ)言處理程序}*(base+1)=0;//清除中斷標(biāo)志}第7章ARM異常中斷處理及編程EXPORTIRQHan74第7章ARM異常中斷處理及編程

；第1個(gè)C語(yǔ)言程序?qū)?yīng)的匯編程序IRQHandlerPROCSTMFDsp!,{r4.lr}MOVr4,#0x80000000LDRr0,[r4,#0]CMPr0,#1BLEQC_int_handlerMOVr0,#0STRr0,[r4,#4]LDMFDsp!,{r4,pc}ENDP第7章ARM異常中斷處理及編程；第1個(gè)C語(yǔ)言程序?qū)?yīng)的匯75第7章ARM異常中斷處理及編程

2．可重入的IRQ/FIQ異常中斷處理程序在可重入的IRQ/FIQ異常中斷處理程序中調(diào)用子程序，子程序的返回地址是保存在寄存器LR_irq中，若這時(shí)又發(fā)生了IRQ/FIQ異常中斷，則這個(gè)寄存器LR_irq中的值將會(huì)被破壞，那么被調(diào)用的子程序?qū)⒉荒苷_返回。因此，對(duì)于可重入IRQ/FIQ異常中斷處理程序需要做一些特殊的操作。第7章ARM異常中斷處理及編程2．可重入的IRQ/FIQ76第7章ARM異常中斷處理及編程

第1步中斷處理程序需完成下列操作（注：這一級(jí)不能用C語(yǔ)言編程）：●將返回地址保存到IRQ的數(shù)據(jù)棧中。●保存工作寄存器和SPSR_irq。●清除中斷標(biāo)志。●將處理器切換到系統(tǒng)模式，重新使能（IRQ/FIQ）?！癖４嬗脩裟Ｊ絃R寄存器和被調(diào)用者不保存的寄存器?！裾{(diào)用C語(yǔ)言IRQ/FIQ異常中斷處理程序?！癞?dāng)C語(yǔ)言的IRQ/FIQ異常中斷處理程序返回后，恢復(fù)用戶模式的寄存器，并禁止中斷（IRQ/FIQ）?！袂袚Q到IRQ模式，禁止中斷?！窕謴?fù)工組寄存器和寄存器LR_irq。●從IRQ異常中斷處理程序中返回。第7章ARM異常中斷處理及編程第1步中斷處理程77第7章ARM異常中斷處理及編程

例7.11可重入的IRQ/FIQ異常中斷處理程序AREAINTERRUPT，CODE，READONLYIMPORTC_irq_handler;引入C語(yǔ)言的IRQ中斷處理程序C_irq_handlerIRQSUBlr,lr,#4STMFDsp!,{lr};保存返回IRQ處理程序地址MRSr14,SPSRSTMFDsp!,{r12,r14};保存SPSR_irq，及其他工作寄存器第7章ARM異常中斷處理及編程例7.11可重入的IR78第7章ARM異常中斷處理及編程

;在這里添加指令，清除中斷標(biāo)志位；添加指令重新使能中斷MSRCPSR_c,#0x1F；切換到系統(tǒng)模式，并使能中斷STMFDsp!,{r0-r3,lr}；保存用戶模式的LR_usr及被調(diào)用者不保存的寄存器BLC_irq_handler；跳轉(zhuǎn)到C語(yǔ)言的中斷處理程序LDMFDsp!,{r0-r3,lr}；恢復(fù)用戶模式的寄存器MSRCPSR_c,#0x92；切換到IRQ模式，禁止IRQ中斷，F(xiàn)IQ中斷仍允許LDMFDsp!,{r12,r14}；恢復(fù)工作寄存器和SPSR_irqLDMFDsp!,{pc}^；從IRQ處理程序返回END第7章ARM異常中斷處理及編程;在這里添加指令，清除中79第7章ARM異常中斷處理及編程

7.5.2多中斷源的IRQ異常中斷處理程序下面通過(guò)一多中斷源的IRQ異常中斷處理程序來(lái)說(shuō)明ARM中斷的使用。例中是32個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)一個(gè)單獨(dú)的優(yōu)先級(jí)值，優(yōu)先級(jí)的取值范圍為0～31。假設(shè)系統(tǒng)中的中斷控制器的基地址為IntBase，存放中斷優(yōu)先級(jí)值的寄存器的偏移地址為IntLevel。寄存器R13指向一個(gè)FD類(lèi)型的數(shù)據(jù)棧。例7.12多中斷源的IRQ異常中斷處理程序SUBlr,lr,#4STMFDsp!,{lr}；保存返回IRQ處理程序地址MRSr14,SPSRSTMFDsp!,{r12,r14}；保存SPSR，及R12寄存器MOVr12,#IntBase；讀取中斷控制器的地址LDRr12,[r12,#IntLevel]；讀取優(yōu)先級(jí)最高的中斷源的優(yōu)先級(jí)值；使能中斷第7章ARM異常中斷處理及編程7.5.2多中斷源的I80第7章ARM異常中斷處理及編程

MSRr14.CPSRBICr14,r14,#0x80MSRCPSR_c,r14LDRPC,[PC,r12,LSL#2]；跳轉(zhuǎn)到優(yōu)先級(jí)最高的中斷對(duì)應(yīng)的中斷處理程序NOP；中斷處理程序地址表DCDPriority0Handler；優(yōu)先級(jí)為0的中斷對(duì)應(yīng)中斷處理程序地址DCDPriority1Handler；優(yōu)先級(jí)為1的中斷對(duì)應(yīng)中斷處理程序地址DCDPriority2Handler；優(yōu)先級(jí)為2的中斷對(duì)應(yīng)中斷處理程序地址DCDPriority3Handler；優(yōu)先級(jí)為3的中斷對(duì)應(yīng)中斷處理程序地址……；優(yōu)先級(jí)為0的中斷對(duì)應(yīng)的中斷處理程序Priority0HandlerSTMFDsp!,{r0-r11}；保存工作寄存器第7章ARM異常中斷處理及編程MSRr14.CPSR81第7章ARM異常中斷處理及編程

；這里為中斷程序的程序體LDMFDsp!,{r0-r11}；恢復(fù)工作寄存器

MRSr12,CPSRORRr12,r12MSRCPSR_c,r12；禁止中斷LDMFDsp!,{r12,r14}；恢復(fù)SPSR及寄存器r12MSRSPSR_csxf,r14；從優(yōu)先級(jí)為0的中斷處理程序返回LDMFDsp!,{pc}^；從IRQ處理程序返回；優(yōu)先級(jí)為1的中斷對(duì)應(yīng)的中斷處理程序Priority1Handler第7章ARM異常中斷處理及編程；這里為中斷程序的82第7章ARM異常中斷處理及編程

7.6基于ARM9芯片S3C2410異常中斷程序設(shè)計(jì)

7.6.1異常中斷響應(yīng)和返回系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，異常可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生。當(dāng)一個(gè)異常出現(xiàn)以后，ARM微處理器會(huì)執(zhí)行以下幾步操作：(1)

將下一條指令地址存入相應(yīng)連接寄存器LR，以便程序在處理異常返回時(shí)能從正確位置重新開(kāi)始執(zhí)行。(2)

將CPSR復(fù)制到相應(yīng)的SPSR中。(3)

根據(jù)異常類(lèi)型，強(qiáng)制設(shè)置CPSR的運(yùn)行模式位。(4)

強(qiáng)制PC從相關(guān)的異常向量地址取下一條指令執(zhí)行，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程序處。

第7章ARM異常中斷處理及編程7.6基于ARM9芯片83第7章ARM異常中斷處理及編程

異常處理完畢之后，ARM微處理器會(huì)執(zhí)行以下幾步操作從異常返回：(1)

將連接寄存器LR的值減去相應(yīng)的偏移量后送到PC中。(2)

將SPSR復(fù)制回CPSR中。(3)

若在進(jìn)入異常處理時(shí)設(shè)置了中斷禁止位，要在此清除。

這些工作必須由用戶在中斷處理函數(shù)中實(shí)現(xiàn)。為保證在ARM處理器發(fā)生異常時(shí)不至于處于未知狀態(tài)，在應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)中，首先要進(jìn)行異常處理。采用的方式是在異常向量表中的特定位置放置一條跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到異常處理程序處執(zhí)行程序。第7章ARM異常中斷處理及編程異常處理完畢之后84第7章ARM異常中斷處理及編程

7.6.2異常處理程序設(shè)計(jì)7.6.2.1

異常響應(yīng)流程

由于向量表的限制，只能有一條指令B完成32MB范圍內(nèi)的跳轉(zhuǎn)，并不能保證所有的異常處理函數(shù)都位于32MB范圍內(nèi)。為了擴(kuò)展跳轉(zhuǎn)范圍，需要二次跳轉(zhuǎn)才能把異常處理函數(shù)的地址傳送給PC。異常處理調(diào)用關(guān)系如圖7.5所示。三星公司網(wǎng)站提供了test2410_r11軟件包，其中2410init.s有如下代碼：HandlerXXXsub

sp，sp，#4

;減少sp，保存跳轉(zhuǎn)地址stmfd

sp!，{r0}

;將工作寄存器壓入堆棧ldr

r0，=HandleXXX;將HandleXXX地址放入r0ldr

r0，[r0]

;將中斷程序入口地址放入r0str

r0，[sp，#4];將中斷程序入口地址壓入堆棧ldmfd

sp!，{r0，pc}

;將工作寄存器和中斷程序入口地址彈出到r0和PC第7章ARM異常中斷處理及編程7.6.2異常處理程序85第7章ARM異常中斷處理及編程

圖7.5異常處理調(diào)用第7章ARM異常中斷處理及編程圖7.5異常處理調(diào)用86第7章ARM異常中斷處理及編程

并且在RAM中定義了存有中斷程序入口地址表_ISR_STARTADDRESS：AREARamData，DATA，READWRITE^

_ISR_STARTADDRESSHandleReset

#

4HandleUndef

#

4HandleSWI

#

4HandlePabort

#

4HandleDabort

#

4HandleReserved

#

4HandleIRQ

#

4HandleFIQ

#

4第7章ARM異常中斷處理及編程并且在RAM中定義了存87第7章ARM異常中斷處理及編程

通常HandlerXXX位于程序入口地址32MB范圍內(nèi)，HandleXXX是以_ISR_STARTADDRESS為基地址的RAM中地址。該代碼主要實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)功能，把異常處理程序地址HandleXXX送到PC中。例如產(chǎn)生IRQ中斷時(shí)，PC會(huì)被強(qiáng)制設(shè)置為0x18，執(zhí)行指令：b

HandlerIRQ在HandlerIRQ程序段內(nèi)，處理器做一些必要的處理，就會(huì)將_ISR_STARTADDRESS表中存放的IRQ入口地址送入PC，然后開(kāi)始執(zhí)行相關(guān)中斷程序。由于_ISR_STARTADDRESS表存放在RAM中，后面的C語(yǔ)言程序可以方便地更改相關(guān)中斷服務(wù)程序的內(nèi)容。第7章ARM異常中斷處理及編程通常HandlerXX88第7章ARM異常中斷處理及編程

7.6.2.2

異常分支系統(tǒng)可能存在多個(gè)IRQ/FIQ的中斷處理程序。為了從向量表入口處的跳轉(zhuǎn)最終能找到正確的中斷處理程序，需要設(shè)計(jì)一套處理機(jī)制和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢栽贏RM的異常向量表之外，增加一張關(guān)聯(lián)中斷控制器的向量表，向量表中的內(nèi)容對(duì)應(yīng)每個(gè)具體的中斷源，可以協(xié)助跳轉(zhuǎn)到不同的中斷處理程序。當(dāng)響應(yīng)外設(shè)的一個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，首先觸發(fā)ARM核的中斷，進(jìn)人中斷程序，再通過(guò)中斷控制器識(shí)別中斷源，使PC能夠自動(dòng)獲得中斷處理程序的地址。有的芯片支持特殊的硬件分支功能，依據(jù)中斷源自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到向量表的相應(yīng)地址，多數(shù)情況下是用軟件來(lái)處理異常分支。第7章ARM異常中斷處理及編程7.6.2.289第7章ARM異常中斷處理及編程

在S3C2410體系中，中斷的調(diào)用可以看成是經(jīng)歷了2次“中斷向量表”的查詢。2410init.s中的以下代碼完成功能就是查詢中斷偏移寄存器INTOFFSET，得到當(dāng)前中斷的中斷號(hào)，并根據(jù)中斷號(hào)再調(diào)用相關(guān)的中斷服務(wù)程序。第7章ARM異常中斷處理及編程在S3C2410體系中，90第7章ARM異常中斷處理及編程

IsrIRQ

sub

sp，sp，#4

stmfd

sp!，{r8-r9}

ldr

r9，=INTOFFSET

ldr

r9，[r9]

ldr

r8，=HandleEINT0

add

r8，r8，r9，lsl#2

ldr

r8，[r8]

str

r8，[sp，#8]

ldmfd

sp!，{r8-r9，pc}為了方便C程序使用中斷，將IsrIRQ設(shè)為IRQ的中斷服務(wù)程序。

ldr

r0，=HandleIRQ

ldr

r1，=IsrIRQ

str

r1，[r0]第7章ARM異常中斷處理及編程IsrIRQ91第7章ARM異常中斷處理及編程

7.6.2.3

中斷函數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的ARM指令編譯器提供了一個(gè)用來(lái)聲明中斷處理函數(shù)的關(guān)鍵字irq，編譯后的代碼在處理異常事件前保存現(xiàn)場(chǎng)信息，處理異常事件后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行恢復(fù)。中斷函數(shù)設(shè)計(jì)如下：staticvoid__irqEint3Int(void){

ClearPending(BIT_EINT3);Uart_Printf("EINT3interruptisoccurred.\n");

num_int=3;//設(shè)置標(biāo)志位}定義中斷處理程序入口地址可用下面的語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)：#definepISR_EINT3

(*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x2c))在初始化程序，引用代碼pISR_EINT3=(U32)Eint3Int，即可定義地址_ISR_STARTADDRESS+0x2c內(nèi)容是Eint3Int的地址，外部中斷3產(chǎn)生請(qǐng)求時(shí)即可調(diào)用中斷處理函數(shù)Eint3Int。第7章ARM異常中斷處理及編程7.6.2.3

中斷函92第7章ARM異常中斷處理及編程

7.6.3外中斷初始化程序設(shè)計(jì)S3C2410X的中斷控制寄存器能接收來(lái)自56個(gè)中斷源的請(qǐng)求。內(nèi)部的外圍模塊和外部管腳產(chǎn)生的多個(gè)中斷請(qǐng)求通過(guò)中斷控制器沖裁后，向ARM920T核發(fā)出FIQ或者IRQ中斷。ARM內(nèi)核只有2個(gè)外部中斷輸入信號(hào)nIRQ和nFIQ，在具體嵌入式系統(tǒng)中，需要用中斷控制器管理多個(gè)外部中斷源，選擇其中一個(gè)中斷，通過(guò)nIRQ或nFIQ向ARM內(nèi)核發(fā)出中斷請(qǐng)求，如圖7.6所示。第7章ARM異常中斷處理及編程7.6.3外中斷初始化93第7章ARM異常中斷處理及編程

圖7.6FIQ／IRQ中斷處理過(guò)程第7章ARM異常中斷處理及編程圖7.6FIQ／IRQ94第7章ARM異常中斷處理及編程

ARM920T內(nèi)核可以識(shí)別正常中斷請(qǐng)求和快速中斷請(qǐng)求兩種類(lèi)型的外部中斷，中斷的行為模式由中斷控制器來(lái)設(shè)置。S3C2410X的中斷控制器包括6類(lèi)寄存器：中斷源狀態(tài)寄存器、中斷模式寄存器、中斷屏蔽寄存器、優(yōu)先級(jí)寄存器、中斷狀態(tài)寄存器，以及中斷偏移寄存器。在初始化程序中，需要選擇相應(yīng)管腳的功能，在此定義GPF3為EINT3模式，通過(guò)外部中斷控制寄存器EXTINT0設(shè)定EINT3是下降沿觸發(fā)方式，通過(guò)設(shè)置中斷源懸掛寄存器SRCPND、中斷懸掛寄存器INTPND和中斷屏蔽寄存器INTMSK開(kāi)啟EINT3。中斷模式寄存器和中斷優(yōu)先級(jí)寄存器采用系統(tǒng)默認(rèn)方式。

第7章ARM異常中斷處理及編程ARM920T內(nèi)核可以95第7章ARM異常中斷處理及編程

具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：voidEint_Init(void){rGPFCON=(rGPFCON&0x3f0c)|(1<<7);rEXTINT0=(rEXTINT0&~(0x7<<12))|0x2<<12;

pISR_EINT3=(U32)Eint3Int;

rSRCPND=BIT_EINT3;rINTPND=BIT_EINT3;rINTMSK=~(BIT_EINT3);}

如果采用EINT4～EINT23之間的中斷源，還需要設(shè)置外部中斷懸掛寄存器EINTPEND和外部中斷掩碼寄存器EINTMASK的相關(guān)位。第7章ARM異常中斷處理及編程具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：96第7章ARM異常中斷處理及編程

在C語(yǔ)言的Main()程序中調(diào)用Eint_Init()函數(shù)，即可完成中斷處理的初始化操作。

若外部下降沿信號(hào)接到GPF3管腳，就可以調(diào)用Eint3Int中斷處理函數(shù)。第7章ARM異常中斷處理及編程在C語(yǔ)言的Main(97第7章ARM異常中斷處理及編程