ARMLinux中断源码分析(2)――中断处理流程.

ARM Linux中断源码分析（2）——中断处理流程

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。

回顾第一节所讲的内容，当一个异常或中断发生时，处理器会将PC设置为特定地址，从而跳转到已经初始化好的异常向量表。因此，要理清中断处理流程，先从异常向量表开始。对于ARM Linux而言，异常向量表和异常处理程序都存在arch/arm/kernel/entry_armv.S汇编文件中。

vector异常向量表

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1. .globl __vectors_start

2. __vectors_start:

3. swi SYS_ERROR0

4. b vector_und + stubs_offset

5. ldr pc,.LCvswi + stubs_offset

6. b vector_pabt + stubs_offset

7. b vector_dabt + stubs_offset

8. b vector_addrexcptn + stubs_offset

9. b vector_irq + stubs_offset @中断入口，vector_irq

10. b vector_fiq + stubs_offset

11.

12. .globl __vectors_end

13. __vectors_end:

vector_irq+stubs_offset为中断的入口点，此处之所以要加上stubs_offset,是为了实现位置无关编程。首先分析一下stubs_offset(宏是如何计算的：

.equ stubs_offset, __vectors_start + 0x200 - __stubs_start

在第3节中已经提到，内核启动时会将异常向量表拷贝到 0xFFFF_0000，将异常向量处理程序的stub 拷贝到 0xFFFF_0200。图5-1描述了异常向量表和异常处理程序搬移前后的内存布局。

图5-1 异常向量表和异常处理程序搬移前后对比

当汇编器看到B指令后会把要跳转的标签转化为相对于当前PC的偏移量（±32M）写入指令码。由于内核启动时中断向量表和stubs都发生了代码搬移，所以如果中断向量表中仍然写成b vector_irq，那么实际执行的时候就无法跳转到搬移后的vector_irq处，因为指令码里写的是原来的偏移量，所以需要把指令码中的偏移量写成搬移后的。设搬移后的偏移量为offset，如图5-1所示，

offset = L1+L2

= [0x200 - (irq_PC_X - __vectors_start_X] + (vector_irq_X - __stubs_start_X

= [0x200 - (irq_PC - __vectors_start] + (vector_irq - __stubs_start

= 0x200 - irq_PC + __vectors_start + vector_irq - __stubs_start

= vector_irq + (__vectors_start + 0x200 - __stubs_start - irq_PC

令stubs_offset = __vectors_start + 0x200 - __stubs_start

则offset = vector_irq + stubs_offset - irq_PC，所以中断入口点为“b vector_irq + stubs_offset”，其中减去irq_PC是由汇编器在编译时完成的。

vector_irq处理函数

在分析vector_irq处理函数之前，先了解一下当一个异常或中断导致处理器模式改变时，ARM处理器内核的处理流程如下图所示：

中断刚发生时，处理器处于irq模式。在__stubs_start和__stubs_end之间找到vector_irq处理函数的定义vector_stub irq, IRQ_MODE, 4，其中vector_stub是一个宏（在

arch/arm/kernel/entry_armv.S中定义），为了分析更直观，我们将vector_stub宏展开如下：

1. /*

2. * Interrupt dispatcher

3. */

4. vector_irq:

5. .if 4

6. sub lr, lr, #4 @在中断发生时，lr指向最后执行的指令地址加上8。只有在当前指令执行完毕后，才进入中断处理，所以返回地址应指向下一条指令，即（lr-4）处。

7. .endif

8.

9. @

10. @ Save r0, lr_(parent PC and spsr_

11. @ (parent CPSR

12. @

13. stmia sp, {r0, lr} @ 保存r0, lr到irq模式下的栈中

14. mrs lr, spsr

15. str lr,[sp, #8] @保存spsr到irq模式下的栈中

16.

17. @

18. @ Prepare for SVC32 mode. IRQs remain disabled.

19. @

20. mrs r0, cpsr

21. eor r0, r0, #( IRQ_MODE ^ SVC_MODE @设置成SVC模式，但未切换

22. msr spsr_cxsf, r0 @保存到spsr_irq中

23.

24. @

25. @ the branch table must immediately follow this code

26. @

27. and lr, lr, #0x0f @lr存储着上一个处理器模式的cpsr值，lr = lr & 0x0f取出用于判断发生中断前是用户态还是核心态的信息，该值用于下面跳转表的索引。

28. mov r0, sp @将irq模式下的sp保存到r0，作为参数传递给即将调用的__irq_usr或

__irq_svc

29. ldr lr,[pc, lr,lsl #2] @pc指向当前执行指令地址加8，即跳转表的基址。lr作为索引，由于是4字节对齐，所以lr = lr << 2.

30. movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode

31. @当mov指令后加“s”且目标寄存器为pc时，当前模式下的spsr会被复制到cpsr，从而完成模式切换（从irq模式切换到svc模式）并且跳转到pc指向的指令继续执行

32. ENDPROC(vector_irq