ARM 中斷處理和中斷控制器

ARM有七種模式，我們這里只討論SVC、IRQ和FIQ模式。 我們可以假設ARM核心有兩根中斷引腳（實際上是看不見的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin. 在ARM的cpsr中，有一個I位和一個F位，分別用來禁止IRQ和FIQ的。 先不說中斷控制器，只說ARM核心。正常情況下，ARM核都只是機械地隨著pc的指示去做事情，當CPSR中的I和F位為1的時候，IRQ和FIQ全部處于禁止狀態(tài)。無論你在irq pin和fiq pin上面發(fā)什么樣的中斷信號，ARM是不會理你的，你根本不能打斷他，因為他耳聾了，眼也瞎了。 在I位和F位為0的時候，當irq pin上有中斷信號過來的時候，就會打斷arm的當前工作，并且切換到IRQ模式下，并且跳到相應的異常向量表（vector)位置去執(zhí)行代碼。這個過程是自動的，但是返回到被中斷打斷的地方就得您親自動手了。當你跳到異常向量表，處于IRQ的模式的時候，這個時候如果irq pin上面又來中斷信號了，這個時候ARM不會理你的，irq pin就跟秘書一樣，ARM核心就像老板，老板本來在做事，結果來了一個客戶，秘書打斷它，讓客戶進去了。而這個時候再來一個客戶，要么秘書不斷去敲門問，要么客戶走人。老板第一個客戶沒有會見完，是不會理你的。 但是有一種情況例外，當ARM處在IRQ模式，這個時候fiq pin來了一個中斷信號，fiq pin是什么？是快速中斷呀，比如是公安局的來查刑事案件，那才不管你老板是不是在會見客戶，直接打斷，進入到fiq模式下，并且跳到相應的fiq的異常向量表處去執(zhí)行代碼。那如果當ARM處理FIQ模式，fiq pin又來中斷信號，又就是又一批公安來了，那沒戲，都是執(zhí)法人員，你打不斷我。那如果這個時候irq pin來了呢？來了也不理呀，正在辦案，還敢來妨礙公務。 所以得出一個結論： IRQ模式只能被FIQ模式打斷，FIQ模式下誰也打不斷。 在打不斷的情況下，irq pin 或 fiq pin隨便你怎么發(fā)中斷信號，都是白發(fā)。 所以除了fiq能打斷irq以外，根本沒有所謂中斷嵌套的情況。 但是再怎么說irq pin 和fiq pin加起來也就2根引腳，那這么多中斷源，怎么辦呢？不可能誰來了都直接來敲門吧。 那么接下來該說誰來給irq pin或者 fiq pin發(fā)信號呢？上文中可以看到，是老板的客戶，也可能是公安。這個事情就是由中斷控制器來管理。 拿最簡單的2410/2440的中斷控制器舉例，這個中斷控制器加一個子中斷控制器，還有一個外部中斷控制器管理了50多個中斷資源，說穿了有50多個腳。這些腳除了外部中斷都是規(guī)定了功能的，比如WDT、LCD、DMA等，這個功能不能改，因為2410/2440內部硬件連線決定了。 當你WDT和DMA的中斷都到來的時候，就會被送到SRCPND寄存器中，兩個中斷都在里面，那到底把哪一個送給ARM呢？這個時候先看INTMOD,也就 是模式，哪個是設置成為了快速中斷，哪個就被送上去；那如果兩個都是設置的快速中斷呢？不可能，因為同一時間只能有一個中斷可以被設成快速中斷。所以，如果有快速中斷，這個時候直接就給fiq pin發(fā)中斷信號，打斷ARM。 那要是沒有快速中斷呢，這個時候就看INTMSK，看WDT和ＤＭＡ有沒有被屏蔽的，如果DMA在INTMSK被屏蔽了，那就只有ＷＤＴ繼續(xù)向上送了，如果都沒有屏蔽，那么他們兩個同進來到了PRIORITY優(yōu)先級寄存器，在這里，根據優(yōu)先級的設置，一定會分出一個高，一個低的優(yōu)先級出來，高的那個就被送上去，送到了INTPND寄存器，所以ＩＮＴＰＮＤ隨時隨地有且只有一個一個中斷在里面。只要ＩＮＴＰＮＤ里面有中斷，irq pin就不會一直不斷給ＡＲＭ中斷信號，當第一次發(fā)的時候，中斷了ＡＲＭ，這個時候ＡＲＭ進入相應的異常向量，并處于ＩＲＱ模式，正在這個時候，ＩＮＴＰＮＤ仍然在不斷的通過irq pin向ＡＲＭ發(fā)中斷信號，但是ＡＲＭ這個時候已經處于ＩＲＱ模式，是不會理睬你的。當你中斷處理完了，要退出ＩＲＱ模式了，這個時候小心了，如果你在退出ＩＲＱ模式之前不清除INTPND里面的中斷位，當你剛退出IRQ模式，又被中斷了，因為INTPND一直在發(fā)中斷信號。所以在退出IRQ模式之前要清除INTPND里面的中斷位。但是光清除INTPND里面的位還不行，因為SRCPND里面WDT和DMA的中斷還在，當你剛清除完INTPND，結果SRCPND里面又選了一個出來又送到了INTPND里面。所以正確的處理方法是退出IRQ模式之前，一定要先清除SRCPND里相應的中斷位，再清除INTPND里相應的位。那么請注意，SRCPND里面可能有多位，所以清除你已處理過的中斷就行了，而INTPND里面只可能有一位，直接清掉就可以了。 再來說說Linux的情況。Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我們有時候一個中斷需要處理很長時間，那我們就需要占用IRQ模式那么長的時間嗎？沒有，linux在IRQ模式下只是簡單的記錄是什么中斷，馬上就切換回了ＳＶＣ模式，換句話說，Ｌinux的中斷處理都是在ＳＶＣ模式下處理的。那么中斷號是怎么來的呢？在ＡＲＭ上固死了，相應的中斷號只有一個辦法得到：查詢irqs.h 。那我先用一個中斷號注冊一個中斷處理程序，當中斷發(fā)生的時候，Linux怎么知道是我這個中斷號發(fā)生的中斷呢？ 在處理中斷的時候，先讀取INTPND，根據需要再讀取EINTPEND或SUBSRCPND計算出一個中斷號，相應的處理算法在get_irq_nr_base這個宏中。而且irqs.h中的中斷號就是根據這個算法把每個中斷算一下得來的。