ARM异常中断机制

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1、ARM9（以S3C2410为例）中断机制一、ARM异常机制介绍ARM9处理器有7种工作模式。分别是用户模式(usr)：ARM处理器正常的程序执行状态。快速中断模式(fiq)：用于高速数据传输或通道处理。外部中断模式(irq)：用于通用的中断处理。管理模式(svc)：操作系统使用的保护模式。数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式。系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务。未定义指令中止模式(und)：当未定义的指令执行时进入该模式。每种模式通过5位二进制编码进行标示：用户模式10000快速中断模式10001外部中断模式10010管理模式10011数据访问终止模式

2、10111未定义指令中止模式11011系统模式11111模式编码存放在CPSR（程序当前状态寄存器）中的[4:0]。快速中断模式、外部中断模式、数据访问终止模式、未定义指令中止模式、管理模式称为异常模式。异常类型具体含义复位当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处理程序处执行。未定义指令遇到不能处理的指令时，产生未定义指令异常。软件中断该异常由执行SWI指令产生，可用于用户模式下的程序调用特权操作指令。可使用该异常机制实现系统功能调用。指令预取中止若处理器预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出中止信号，但当预取的指令被执行时，才会产生指

3、令预取中止异常。数据中止若处理器数据访问指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问时，产生数据中止异常。IRQ（外部中断请求）当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设可通过该异常请求中断服务。FIQ（快速中断请求）当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常。当多个异常发生时，处理器根据优先级进行处理。优先级1（最高）复位2数据中止3FIQ4IRQ5预取指令中止6（最低）未定义指令、SWI异常中断发生时，处理器执行完当前的指令，需要保存当前执行现场，切换到相应的异常模式，并跳转到相应的异常中断处理程序。中断处理完成

4、后，处理器返回现场执行下条指令。异常处理一般过程如下：（1）把当前工作模式中的下一条即将运行的指令地址保存到R14中；（2）保存当前CPSR到SPSR（保存程序状态寄存器）；（3）改写CPSR中的工作模式为当前产生异常的工作模式；（4）禁止IRQ（如果进入FIQ则禁止FIQ）；（5）跳转到相应异常向量表入口；如果是复位异常处理会禁止所有中断，另外由于不用返回，因此不需要作（1）（2）步。以上的异常处理操作都是由处理器自动完成的。二、异常向量表Linux内核启动时，向量表的创建过程为：init/main.c->start_kernel()->trap_init()。trap_init函数位

5、于/arch/$(ARCH)/kernel/traps.c中。trap_init函数中向量表创建的相关代码如下：unsignedlongvectors=CONFIG_VECTORS_BASE;……memcpy((void*)vectors,__vectors_start,__vectors_end-__vectors_start);memcpy((void*)vectors+0x200,__stubs_start,__stubs_end-__stubs_start);其中CONFIG_VECTORS_BASE是向量表的基地址。在ARMV4及V4T以后的大部分处理器中，向量表可以有两个位置

6、：一个是0，另一个是0xffff0000。通过CP15协处理器c1寄存器中V位(bit[13])控制。V和异常向量表的对应关系如下：V=0       ～       0x00000000~0x0000001CV=1       ～       0xffff0000~0xffff001CCONFIG_VECTORS_BASE的值在内核的相关配置文件中定义。比如在/arch/arm/configs/s3c2410_defconfig中CONFIG_VECTORS_BASE=0xffff0000。异常向量表存放在__vectors_start至__vectors_end定义的空间内。异常向量

7、表的逻辑结构（8*4个字节）为：异常类型工作模式地址复位管理模式0x00000000未定义指令未定义指令中止模式0x00000004软件中断管理模式0x00000008中止（预取指令）数据访问终止模式0x0000000C中止（数据）数据访问终止模式0x00000010保留0x00000014IRQ外部中断模式0x00000018FIQ快速中断模式0x0000001C异常向量表的物理结构位于arch/arm/kernel/entry-