S3C2416裸機(jī)開發(fā)系列七_(dá)異常處理

arm7/arm9架構(gòu)cpu有七種工作模式，分別為用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。除了用戶模式與系統(tǒng)模式外，其它五種模式稱為異常模式。當(dāng)特定的異常出現(xiàn)時(shí)，cpu進(jìn)入相應(yīng)的模式。對(duì)于嵌入式設(shè)計(jì)來說，中斷處理是必不可少的功能，因此筆者就arm的異常處理作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

一些內(nèi)存存儲(chǔ)空間用來存儲(chǔ)各個(gè)異常處理程序入口地址或存放異常處理程序首地址，這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)稱為異常向量表。對(duì)于arm7/arm9，這個(gè)異常向量表的入口地址是0x0地址偏移處(高端向量為0xffff0000)，相應(yīng)的異常發(fā)生時(shí)，會(huì)從異常向量表偏移地址處取出異常處理程序的入口，進(jìn)入并執(zhí)行。

圖1-1 arm異常向量表

中斷對(duì)于arm架構(gòu)cpu來說，也只是一種異常模式。cpu外設(shè)中斷都是通過請(qǐng)求IRQ(FIQ)線進(jìn)入IRQ(FIQ)異常模式，完成外設(shè)中斷的處理請(qǐng)求。但cpu很多外設(shè)都是需要使用中斷請(qǐng)求的，而IRQ(FIQ)入口地址只有一個(gè)，因此中斷請(qǐng)求進(jìn)入IRQ(FIQ)異常模式后，是需要進(jìn)一步判別哪一個(gè)外設(shè)正在請(qǐng)求中斷，并進(jìn)入相應(yīng)外設(shè)的中斷處理程序中。通常我們通過一個(gè)中斷向量表來記錄各個(gè)cpu外設(shè)中斷處理程序的入口地址。這張表由我們自己維護(hù)，可隨時(shí)更改相應(yīng)的中斷處理程序。

當(dāng)中斷發(fā)生后，內(nèi)核會(huì)把返回地址保存到LR中，將CPSR復(fù)制到SPSR中，并轉(zhuǎn)換為IRQ(FIQ)模式，從IRQ(FIQ)異常向量處取指。arm7/arm9在硬件上是不支持中斷嵌套的，進(jìn)入中斷異常時(shí)，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)置位IRQ、FIQ中斷位，禁止中斷嵌套。對(duì)于一些不重要或處理時(shí)間長(zhǎng)的中斷，不能中斷嵌套，往往會(huì)丟失掉其它更重要的中斷?？稍谥袛嗵幚碇杏密浖姆绞皆试S中斷的嵌套，其步驟如下：

1.3.1. 進(jìn)入IRQ時(shí)保存各個(gè)使用的寄存器和SPSR_irq；

1.3.2. 切換到系統(tǒng)模式并保存系統(tǒng)模式下鏈接寄存器LR_sys；

1.3.3. 調(diào)用C中斷處理函數(shù)，可再次允許IRQ中斷進(jìn)行嵌套

1.3.4. 當(dāng)C中斷處理函數(shù)返回后，恢復(fù)IRQ模式，使用IRQ棧

1.3.5. 從IRQ棧中恢復(fù)工作寄存器和SPSR_irq；

1.3.6. 從IRQ中斷處理程序中返回。

IRQ中斷模式下重新再打開IRQ中斷，再次發(fā)生中斷時(shí)會(huì)把原IRQ的返回地址寄存器LR直接覆蓋，因此進(jìn)入IRQ后需切換到其它的模式再允許中斷進(jìn)行嵌套。在IRQ的各個(gè)外設(shè)中斷處理函數(shù)中加入IRQ使能函數(shù)即可允許這個(gè)外設(shè)中斷可被嵌套，不加，則IRQ位仍然禁止，不進(jìn)行中斷嵌套。

我們?cè)趩?dòng)代碼s3c2416.s中修改各個(gè)異常向量進(jìn)入的處理函數(shù)地址，其內(nèi)容如下：

AREARESET, CODE, READONLY

; ENTRY

ARM

Vectors BReset_Handler

LDR PC, Undef_Addr

LDR PC, SWI_Addr

LDR PC, PAbt_Addr

LDR PC, DAbt_Addr

LDR PC, Notuse_Addr

B IRQ_SaveContext

LDR PC, FIQ_Addr

IMPORT Undef_Handler

IMPORT SWI_Handler

IMPORT PAbt_Handler

IMPORT DAbt_Handler

IMPORT IRQ_Handler

IMPORT FIQ_Handler

Reset_Addr DCDReset_Handler

Undef_Addr DCDUndef_Handler

SWI_Addr DCDSWI_Handler

PAbt_Addr DCDPAbt_Handler

DAbt_Addr DCDDAbt_Handler

Notuse_AddrDCD 0 ; Reserved Address

FIQ_Addr DCDFIQ_Handler

IRQ_SaveContext

; 保存中斷上下文，支持中斷嵌套

SUB LR, LR, #4 ; 計(jì)算返回地址

STMFD SP!, {R0-R12, LR} ;所有寄存器壓棧保存

MRS R0, SPSR ; 保存中斷前的CPSR(即現(xiàn)在的SPSR)

STMFD SP!, {R0}

MSR CPSR_cxsf, #Mode_SYS"I_Bit ; 切換到系統(tǒng)模式

STMFD SP!, {LR} ; 壓棧系統(tǒng)模式LR

LDR R0, =IRQ_Handler ;系統(tǒng)模式下進(jìn)行IRQ代碼處理

BLX R0 ; 調(diào)用中斷處理函數(shù)

LDMFD SP!, {LR} ; 出棧系統(tǒng)模式LR

MSR CPSR_cxsf, #Mode_IRQ|I_Bit ; 切換到IRQ模式

LDMFD SP!, {R0} ; 返回中斷前的CPSR

MSR SPSR_cxsf,R0

LDMFD SP!, {R0-R12, PC}^ ; ^表同時(shí)從spsr恢復(fù)給cpsr

各個(gè)異常處理及外設(shè)IRQ中斷我們?cè)贓xception.c模式中統(tǒng)一處理實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)容如下：

#include"s3c2416.h"

#include"Exception.h"

// 定義32個(gè)函數(shù)指針保存各IRQ中斷入口函數(shù)

static void(*IRQ_Table[32])(void);

void Undef_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidSWI_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidPAbt_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidDAbt_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidFIQ_Handler(void)

{

while(1) {

}

}

voidIRQ_Register(unsigned char Channel, void (*Func)(void))

{

if (Channel < 32) { // 32個(gè)外設(shè)中斷

IRQ_Table[Channel] = Func; // 注冊(cè)相應(yīng)中斷處理函數(shù)

}

}

voidIRQ_Handler(void)

{

unsigned int Offset;

if (rINTPND1 != 0) {

// 第一組引起的中斷處理

Offset = rINTOFFSET1;

rSRCPND1 |= (0x01<

rINTPND1 |= (0x01<

if (IRQ_Table[Offset]) { // 中斷處理需己注冊(cè)

(IRQ_Table[Offset])(); // 調(diào)用相應(yīng)的中斷處理

}

} else if (rINTPND2 != 0) {

// 第二組引起的中斷處理

Offset = rINTOFFSET2;

rSRCPND2 |= (0x01<

rINTPND2 |= (0x01<

switch (Offset) {

case 0:

// INT_2D 中斷處理

break;

case 4:

// INT_PCM0 中斷處理

break;

case 6:

// INT_I2S0 中斷處理

break;

default:

break;

}

}

}

在使用相應(yīng)的外設(shè)中斷時(shí)，我們需要在外設(shè)初始化時(shí)先注冊(cè)相應(yīng)的中斷處理函數(shù)，再打開中斷，定時(shí)器4作為系統(tǒng)時(shí)鐘簡(jiǎn)單