armlinux的中断系统.docx

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armlinux的中断系统

浅析armlinux中断irq分发例程的派发流程之根基文章来源应用程序运行在user模式,对应arm的cpsr&15的值为0,而内核代码运行在svc模式,对应arm的cpsr&15的值为3,所以,如果应用程序在运行期间,即usr模式下,arm发生了irq中断,那么中断处理代码得知后会调用__irq_usr分发处理例程处理irq中断,如果在系统调用syscall之类使程序运行在内核空间执行内核程序的时候,即svc模式下,arm发生了irq中断,那么中断处理代码得知后会调用__irq_svc分发处理例程处理irq中断,中断程序是怎么识别svc和usr模式,进而派发相应的__irq_usr和__irq_svc分发例程的呢,来看看代码部分:

..LCvswi:

.word :

.word __temp_abt__stubs_end:

.equ __real_stubs_start, .LCvectors + :

swi SYS_ERROR0 b __real_stubs_start + （vector_undefinstr - __stubs_start） ldr pc, __real_stubs_start + （.LCvswi - __stubs_start） b __real_stubs_start + （vector_prefetch - __stubs_start） b __real_stubs_start + （vector_data - __stubs_start） b __real_stubs_start + （vector_addrexcptn - __stubs_start）..vector_IRQ:

@ @savemodespecificregisters @ ldr r13, .LCsirq ord__irq_usr域和.word__irq_svc域 ldr lr, [pc, lr, lsl #2]ord __irq_usr @0 （USR_26 / USR_32）ord __irq_invalid @1 （FIQ_26 / FIQ_32） .word __irq_invalid @2 （IRQ_26 / IRQ_32） .word __irq_svc @3 （SVC_26 / SVC_32）ord __irq_invalid @4 .word __irq_invalid @5 .word __irq_invalid @6 .word __irq_invalid @7 .word __irq_invalid @8 .word __irq_invalid @9 .word __irq_invalid @a .word __irq_invalid @b .word __irq_invalid @c .word __irq_invalid @d .word __irq_invalid @e .word __irq_invalid @f....LCvswi:

.word :

.word __temp_abt

ARMLINUX的中断系统

0 概述

本文描述ARMPXA255系统中断部分的实现原理和代码分析。

1ARM系统异常中断介绍

异常中断种类

ARM支持7类异常中断，所以中断向量表设8个条目，每个条目4字节，共32字节。

异常名称

中断向量

异常中断模式

优先级

复位

0x0

特权模式

未定义的指令

0x4

未定义指令中止模式

软件中断

0x8

特权模式

指令预取中止

0x0c

中止模式

数据访问中止

0x10

中止模式

保留

0x14

外部中断请求IRQ

0x18

IRQ模式

快速中断请求FIQ

0x1c

FIQ模式

GPIO引脚

PXA255拥有81个GPIO引脚。

另外各个外围模块有自己的中断线。

ThePXA255processorenablesandcontrolsits81GPIOpinsthroughtheuseof27registerswhichconfigurethepindirection（inputoroutput）,pinfunction,pinstate（outputsonly）,pinleveldetection（inputsonly）,andselectionofalternatefunctions.

由InterruptControllerPendingRegister（ICPR）寄存器可知：

前8个中断保留，其它的都分配相应的外围模块。

且其中8和9是反映GPIO0/1的。

IS10用来指示GPIO2-80是否有中断触发

这样，ARMlinux的IRQ中断数组structirqdescirq_desc[NR_IRQS]中NR_IRQS应该为：

#define NR_IRQS （IRQ_GPIO（80）+1） cvectors处给出了ARM启动时的中断向量表内容。

系统通过R1-R7,ip,lr等8个寄存器做中转，把向量表转存到r0（是传入的参数，即向量表的基址）对应的地址中。

另外，在向量表基址后面512字节处，拷贝了向量表具体的处理代码。

.LCvectors:

swi SYS_ERROR0

b __real_stubs_start+（vector_undefinstr-__stubs_start）

ldr pc,__real_stubs_start+（.LCvswi-__stubs_start）

b __real_stubs_start+（vector_prefetch-__stubs_start）

b __real_stubs_start+（vector_data-__stubs_start）

b __real_stubs_start+（vector_addrexcptn-__stubs_start）

b __real_stubs_start+（vector_IRQ-__stubs_start）

b __real_stubs_start+（vector_FIQ-__stubs_start）

ENTRY（__trap_init）

stmfd sp!

{r4-r6,lr}

adr r1,.LCvectors @setupthevectors

ldmia r1,{r1,r2,r3,r4,r5,r6,ip,lr}

stmia r0,{r1,r2,r3,r4,r5,r6,ip,lr}

add r2,r0,#0x200

adr r0,__stubs_start @copystubsto0x200

adr r1,__stubs_end

ldr r3,[r0],#4

str r3,[r2],#4

cmp r0,r1

blt 1b

LOADREGS（fd,sp!

{r4-r6,pc}）

IRQ中断处理流程

区分系统模式

下面我们以IRQ为例，分析中断处理的过程。

根据向量表，其跳转到：

vector_IRQ

把lr值减4后保存到.Lcsirq位置。

再保存spsr的值到.Lcsirq后4字节的位置。

再通过设置spsr_c切换系统到特权模式。

最后一步就是跳转到优先级最高的中断对应的处理函数。

这里要解释一下，

and lr,lr,#15 取出lr（实际是spsr）的低4位。

即M0-M3,也就是原来系统所处的处理器模式。

ldr lr,[pc,lr,lsl#2] 将lr的值乘4后加到PC，再将其所指地址赋给lr。

注意，这里的pc值为当前指针，其加上模式值后，就会指向.LCtab_irq:

表中的对应项。

应该只有用户模式和特权模式会产生IRQ中断，所以就只有两个有效的对应指针：

__irq_usr和__irq_svc。

vector_IRQ:

@savemodespecificregisters

ldr r13,.LCsirq

sub lr,lr,#4

str lr,[r13] @savelr_IRQ

mrs lr,spsr

str lr,[r13,#4] @savespsr_IRQ

@nowbranchtothereleventMODEhandlingroutine

mov r13,#I_BIT|MODE_SVC

msr spsr_c,r13 @switchtoSVC_32mode

and lr,lr,#15

ldr lr,[pc,lr,lsl#2]

movs pc,lr @Changesmodeandbranches

.LCtab_irq:

.word __irq_usr @ 0 （USR_26/USR_32）

.word __irq_invalid @ 1 （FIQ_26/FIQ_32）

.word __irq_invalid @ 2 （IRQ_26/IRQ_32）

.word __irq_svc @ 3 （SVC_26/SVC_32）

.word __irq_invalid @ 4

.word __irq_invalid @ 5

.word __irq_invalid @ 6

.LCsirq:

.word __temp_irq

__temp_irq:

.word 0 @savedlr_irq

.word 0 @savedspsr_irq

.word -1 @old_r0

用户模式下的IRQ处理

上一小节根据IRQ发生时系统模式的不同跳转到不同的处理函数。

处理流程如下：

首先从堆栈中留出S_FRAME_SIZE大小的空间，保存了r0-r12.

再把用户模式下的sp,lr值保存起来。

（note：

表面位置在下一句之后，但保存位置却更靠栈顶）。

再把原来保存在.Lcirq中的lr_irq，spsr_irq，old_r0保存到堆栈中。

get_irqnr_and_base是一个宏，负责从中断的寄存器中读取ICIP,ICMR值，再判断是否中断，判断方法是：

首先看是否存在中断，没有返回0。

若系统有中断，判断ICIP的8-15位，若在低位中找到中断，不再查找高位的中断标志。

其中，r0返回最小的中断号，r6等于ICIP&ICMR。

R5是ICMR寄存器的虚拟地址。

Lr没有使用。

由此可以得到：

中断号越小，中断程序越优先执行。

然后，通过对lr的赋值，目的是实现中断的串行化处理。

然后，针对找出的中断号，调用do_IRQ处理函数。

get_current_tasktsk 把sp的低13清0。

tsk .req r9 @currenttask

__irq_usr:

sub sp,sp,#S_FRAME_SIZE Cirq

add r8,sp,#S_PC

ldmia r4,{r5-r7} @getsavedPC,SPSR

stmia r8,{r5-r7} @savepc,psr,old_r0

stmdb r8,{sp,lr}^

alignment_trapr4,r7,__temp_irq

zero_fp

get_irqnr_and_baser0,r6,r5,lr

movne r1,sp @将当前堆栈指针赋给r1

adrsvc ne,lr,1b@通过设置lr，使实现了对中断的串行处理

@routinecalledwithr0=irqnumber,r1=structpt_regs*

bne do_IRQ

mov why,#0

get_current_tasktsk

b ret_to_user

do_irq处理

主要的处理流程为:

desc=irq_desc+irq; vector_FIQ:

disable_fiq

subs pc,lr,#4

PXA255开发板中断的初始化

start_kernel（）函数的初始化过程中，调用init_IRQ（）进行开发板具体中断的初始化。

｛

for（irq=0;irq

irq_desc[irq].probe_ok=0;

irq_desc[irq].valid =0;

irq_desc[irq].noautoenable=0;

irq_desc[irq].mask_ack=dummy_mask_unmask_irq;

irq_desc[irq].mask =dummy_mask_unmask_irq;

irq_desc[irq].unmask =dummy_mask_unmask_irq;

}

init_arch_irq（）;

init_dma（）;

｝

其中关键函数为：

init_arch_irq（）;

在/arch/arm/函数中有定义：

init_arch_irq=mdesc->init_irq;

而mdesc->init_irq就是在/match-pxa/中定义的。

staticvoid__initxhyper255_init_irq（void）

{

pxa_init_irq（）;

set_GPIO_IRQ_edge（0,GPIO_RISING_EDGE）; /*EthernetInterrupt*/

#ifdefCONFIG_ARCH_XHYPER255B

set_GPIO_IRQ_edge（IRQ_TO_GPIO_2_80（IRQ_GPIO_ADS7843）,GPIO_FALLING_EDGE）;/*ADS7843touchcontroller*/

set_GPIO_IRQ_edge（IRQ_TO_GPIO_2_80（IRQ_GPIO_EZHOST）, GPIO_RISING_EDGE）; /*EZ-HostUSBHOSTcontroller*/

#elifdefined（CONFIG_ARCH_XHYPER255A）

set_GPIO_IRQ_edge（IRQ_TO_GPIO_2_80（IRQ_GPIO_ADS7843）,GPIO_FALLING_EDGE）;/*ADS7843touchcontroller*/

#endif

}

通过调用pxa_init_irq（）完成PXA255的中断初始化。

包括：

设置相关寄存器：

/*disableallIRQs*/

ICMR=0; */

for（irq=IRQ_GPIO0;irq<=IRQ_GPIO1;irq++）{

irq_desc[irq].valid =0;

irq_desc[irq].probe_ok =1;

irq_desc[irq].mask_ack =pxa_mask_and_ack_GPIO_0_1_irq;

irq_desc[irq].mask =pxa_mask_GPIO_0_1_irq;

irq_desc[irq].unmask =pxa_unmask_GPIO_0_1_irq;

}

for（irq=IRQ_GPIO_2_80;irq<=IRQ_RTCAlrm;irq++）{

irq_desc[irq].valid =1;

irq_desc[irq].probe_ok =0;

irq_desc[irq].mask_ack =pxa_mask_irq;

irq_desc[irq].mask =pxa_mask_irq;

irq_desc[irq].unmask =pxa_unmask_irq;

}

/*Thosearereserved*/

irq_desc[PXA_IRQ（15）].valid=0;

irq_desc[PXA_IRQ（16）].valid=0;

for（irq=IRQ_GPIO

（2）;irq<=IRQ_GPIO（80）;irq++）{

irq_desc[irq].valid =0;

irq_desc[irq].probe_ok =1;

irq_desc[irq].mask_ack =pxa_mask_and_ack_GPIO_2_80_irq;

irq_desc[irq].mask =pxa_mask_GPIO_2_80_irq;

irq_desc[irq].unmask =pxa_unmask_GPIO_2_80_irq;

}

设置ARM的ICPR的第10位，用来指示GPIO2-80引脚是否有中断发生。

GPIO[80:

2]EdgeDetectInterruptPending

0–InterruptNOTpendingduetoedgedetectonone（ormore）ofGPIO[80:

2].

1–Interruptpendingduetoedgedetectonone（ormore）ofGPIO[80:

2].

注意，GPIO2-GPIO80这些引脚是没有直接接中断线的，它们是否有边沿触发，完全通过ICPR的第10来判断。

当发现GPIO2-80引脚有中断时，首先触发的是ICPR中的第10位中断，该中断通过调用setu

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