ARM linux（uC）中断内幕

joely.wu

uClinux和linux的最大的不同在于有没有MMU，无MMU的uClinux无法通过虚拟地址访问硬件，因此，其中断地址也与linux有所不同，linux的内核需要运行的3G以上的空间，因此，中断地址从0xFFFF0000开始，而uClinux则从0x00000000开始。而对于运行在无MMU的uClinux来讲，s3c4510和s3c44b0亦是不同的，s3c44b0不支持地址的remap，因此，内核运行后，一旦中断发生，内核都要到flash的0地址走一圈，而对于s3c4510来讲，其支持地址的remap，因此，整个系统都在ram空间执行，中断vector也被影射到ram空间，中断一旦发生，中断执行程序不需要到flash空间执行，只需在ram的0地址即可。
以上是我所接触到的linux的开启地址，下面详细讨论linux中断从开始到结束的一系列内部过程。
1.   异常向量表的初始化：系统启动时，通过start_kernel（init/main.c）
(rap_initarch/arm/kernel/traps.c)的调用关系，初始化系统的陷阱，即ARM处理器中包括中断在内的所有异常向量。当有异常发生时，处理器会跳转到对应的0Xffff0000起始的向量处取指令，然后，通过b指令散转到异常处理代码。因为ARM中的分支跳转指令（b指令）是相对跳转，而且只有+-32MB的寻址范围，所以把__stubs_start~__stubs_end之间的异常处理代码复制到乐0Xffff0200起始处。
2.      
异常的处理过程：对于ARM处理器上的外部中断都可以影射到irq或fiq上，以下主要分析irq的处理过程。对于irq的处理是从entry_armv .S文件的vector_IRQ标号开始的（此文件有关于arm所有的中断模式）。此段程序代码主要完成以下4个任务：
（1）将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。若异常是从ARM状态进入，LR寄存器中保存的是下一条指令的地址（当前PC＋4或PC＋8，与异常的类型有关）；若异常是从Thumb状态进入，则在LR寄存器中保存当前PC的偏移量，这样，异常处理程序就不需要确定异常是从何种状态进入的。例如：在软件中断异常SWI，指令
MOV PC，R14_svc总是返回到下一条指令，不管SWI是在ARM状态执行，还是在Thumb状态执行。
（2）将CPSR复制到相应的SPSR中。
（3）根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。（在linux系统中处理器进入irq之前只有两种模式即usr模式和svc模式，其他模式下都不允许开启irq）
（4）强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。接下来，只剖析当处理器进入irq之前处于svc模式的情况，即__irq_svc所对应的代码。__irq_usr的处理过程与__irq_svc类似。
  （1）把进入中断之前的CPSR和PC放入堆栈，以便中断返回时直接恢复
  （2）通过get_irqnr_and_base宏得到中断号（irq
number）。（主要是读取INTPND寄存器得到当前的中断，并使用一个循环把INTPND转换成中断号）
  （3）执行do_IRQ函数，当有中断发生时处理中断。
  （4）恢复寄存器，返回到发生中断前的代码中。
3.linux中断处理的相关函数
（1）request_irq函数：
数组irq_desc在arch/arm/kernel/irq.c中定义，它记录了系统中所有中断的状态，开启或关闭的方法及中断回调函数等信息。系统每添加一个中断，使用kmalloc函数为结构体irqaction申请空间，把中断相关的信息保存在一个结构提irqaction中。
Irqaction的大多数成员与request_irq函数的参数对应。其定义的next使得irqaction组成了一个单向链表，这就解决了在共享中断中记录不同的中断子程序入口问题。
函数setup_arm_irq实现了向数组irq_desc中添加新分配的action。
可见，函数request_irq所完成的工作主要是分配并填充一个新的irqaction结构，并把它添加到irq_des      action    handler（……）c数组所对应的中断号中，因此，当有中断发生时，可通过执行irq_desc函数实现对所注册的中断处理子程序的调用。
（2）do_IRQ函数：
首先通过fixup_irq函数把irq进行重新映射。fixup_irq是与具体的处理器相关的函数。把所有中断和内部子中断都映射给系统，利用全局数组irq_desc、中断注册函数request_irq等进行统一处理。经过fixup_irq以后的irq对应request_irq的中断号。至此，终于找到了request_irq中所注册的irqaction结构。在调用handler之前，必须根据中断的属性处理一些事情。然后通过链表依次调用irqaction结构中的函数。对于非共享中断，这个循环只执行一次。
以上是我对ARM linux（uC）中断的个人理解，若有不当之处，请与我联系，让我一起致力于linux内核的研究。
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感谢女友在国庆期间一直默默的支持着我！
               
               
               

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