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ARM體系結構中,把復位、中斷、快速中斷等都看作‘ARM-Linux異?!?,當這些‘異?!l(fā)生時,CPU會到固定地址處去找指令,他們對應的地址如下:
地址 異常類型 進入時的工作模式
0x00000000 Reset Supervisor
0x00000004 Und Undefined
0x00000008 Soft interupt Supervisor
0x0000000c Abort(prefetch) Abort
0x00000010 Abort(data) Abort
0x00000014 Reserved Reserved
0x00000018 IRQ IRQ
0x0000001c FIQ FIQ
首先要明確的一點就是,無論內(nèi)存地址空間是如何ARM-Linux映射的,以上這些地址都不會變,比如當有快速中斷發(fā)生時,ARM將鐵定到0X0000001C這個地址處取指令。這也是BOOTLOADER把操作系統(tǒng)引導以后,內(nèi)存必須重映射的原因!否則操作系統(tǒng)不能真正接管整套系統(tǒng)!
LINUX啟動以后要初始化這些區(qū)域,初始化代碼在main.c中ARM-Linux的start_kernel()中,具體是調(diào)用函數(shù)trap_ini()來實現(xiàn)的。如下面所示(具體可參照entry-armv.S):
.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 ARM-Linux sp!, {r4 - r6, lr}
adr r1, .LCvectors @ set up the vectors
ldmia r1, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, lr}
stmia r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, lr}ARM-Linux
add r2, r0, #0x200
adr r0, __stubs_start @ copy stubs to 0x200
adr r1, __stubs_end
1: ldr r3, [r0], #4ARM-Linux
str r3, [r2], #4
cmp r0, r1
blt 1b
LOADREGS(fd, sp!, {r4 - r6, pc})
以上可以看出這個函數(shù)初始化了中斷向量,實際ARM-Linux上把相應的跳轉指令拷貝到了對應的地址。
當發(fā)生中斷時,不管是從ARM-Linux用戶模式還是管理模式調(diào)用的,zui終都要調(diào)用do_IRQ():
__irq_usr: sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE
stmia sp, {r0 - r12} @ save r0 - r12
ldr r4, .LCirq
add r8, sp, #S_PC
ldmia r4, {r5 - r7} @ get saved PC, SPSR
stmia r8, {r5 - r7} ARM-Linux @ save pc, psr, old_r0
stmdb r8, {sp, lr}^
alignment_trap r4, r7, __temp_irq
zero_fp
1: get_irqnr_and_base r0, r6, r5, lr
movne r1, sp
adrsvc ne, lr, 1b
@
@ routine called with r0 = irq number, r1 = struct pt_regs *
@
bne do_IRQ @ 調(diào)用do_IRQ來實現(xiàn)具體的中斷ARM-Linux處理
mov why, #0
get_current_task tsk
b ret_to_user
對于以上代碼,在很多文章中都有過分析,這里不再贅述。
ARM-Linux
Linux每個中斷通過一個結構irqdesc來描述,各中斷的信息都在這個結構中得以ARM-Linux體現(xiàn):
struct irqdesc {
unsigned int nomask : 1; /* IRQ does not mask in IRQ */
unsigned int enabled : 1; /* IRQ is currently enabled */
unsigned int triggered: 1; /* IRQ has occurred */
unsigned int probing : 1; /* IRQ in use for a probe */
unsigned int probe_ok : 1; ARM-Linux /* IRQ can be used for probe */
unsigned int valid : 1; /* IRQ claimable */
unsigned int noautoenable : 1; /* don"t automatically enable IRQ */
unsigned int unused :25;
void (*mask_ack)(unsigned int irq); /* Mask and acknowledge IRQ */
void (*mask)(unsigned int irq); /* Mask IRQ */
void (*unmask)(unsigned int irq); /* Unmask IRQ */
struct irqaction *action;
/*ARM-Linux
* IRQ lock detection
*/
unsigned int lck_cnt;
unsigned int lck_pc;
unsigned int lck_jif;
};
在具體ARM-Linux的ARM芯片中會有很多的中斷類型,每一種類型的中斷用以上結構來表示:
struct irqdesc irq_desc[NR_IRQS]; /* NR_IRQS根據(jù)不同的MCU會有所區(qū)別*/
在通過request_irq()函數(shù)注冊中斷服務程序的時候ARM-Linux,將會把中斷向量和中斷服務程序?qū)饋怼?BR>我們來看一下request_irq的源碼:
int request_irq(unsigned int irq, void (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),
unsigned long irq_flags, const char * devname, void *dev_id)
{
unsigned long retval;
struct irqaction *action;ARM-Linux
if (irq >= NR_IRQS || !irq_desc[irq].valid || !handler ||
(irq_flags & SA_SHIRQ && !dev_id))
return -EINVAL;
action = (struct irqaction *)kmallocARM-Linux(sizeof(struct irqaction), GFP_KERNEL);
if (!action) /* 生成action結構*/
return -ENOMEM;
action->handler = handler;
action->flags = irq_flags;ARM-Linux
action->mask = 0;
action->name = devname;
action->next = NULL;
action->dev_id = dev_id;
retval = setup_arm_irq(irq, action); /*把中斷號irq和action 對應ARM-Linux起來*/
if (retval)
kfree(action);ARM-Linux
return retval;
}
其中*個參數(shù)irq就是中斷向量,第二個參數(shù)即是要注冊的中斷服務程序。很多同仁可能疑惑的是,我們要注冊的中斷向量號是怎么確定的呢?這要根據(jù)具體芯片的中斷控制器,比如三星的S3C2410,需要 通過讀取其中的中斷狀態(tài)寄存器,來獲得是哪個設備發(fā)生了中斷:
ARM-Linux
if defined(CONFIG_ARCH_S3C2410)
#Include
.macro disable_fiq
.endm
.macro get_irqnr_and_base, irqnr, irqstat, base, tmp
mov r4, #INTBASE @ virtual address of IRQ registers
ldr \irqnr,ARM-Linux [r4, #0x8] @ read INTMSK 中斷掩碼寄存器
ldr \irqstat, [r4, #0x10] @ read INTPND 中斷寄存器
bics \irqstat, \irqstat, \irqnr
bics \irqstat, \irqstat, \irqnr
beq 1002f
mov \irqnr, #0ARM-Linux
1001: tst \irqstat, #1
bne 1002f @ found IRQ
add \irqnr, \irqnr, #1
mov \irqstat, \irqstat, lsr #1
cmp \irqnr, #32
bcc 1001b
1002:
.endm
.macro irq_prio_table
.endm
以上代碼也告訴了ARM-Linux我們,中斷號的確定,其實是和S3C2410手冊中SRCPND寄存器是一致的,即:
/* Interrupt Controller */
#define IRQ_EINT0 0 /* External interrupt 0 */
#define IRQ_EINT1 1 /* External interrupt 1 */
#define IRQ_EINT2 2 /* External interrupt 2 */
#define IRQ_EINT3 3 ARM-Linux /* External interrupt 3 */
#define IRQ_EINT4_7 4 /* External interrupt 4 ~ 7 */
#define IRQ_EINT8_23 5 /* External interrupt 8 ~ 23 */
#define IRQ_RESERVED6 6 /* Reserved for future use */
#define IRQ_BAT_FLT 7
#define IRQ_TICK 8 /* RTC time tick interrupt */
#define IRQ_WDT 9 /* Watch-Dog timer interrupt */
#define IRQ_TIMER0 10 /* Timer 0 interrupt */
#define IRQ_TIMER1 11 /* Timer 1 interrupt */ARM-Linux
#define IRQ_TIMER2 12 ARM-Linux /* Timer 2 interrupt */
#define IRQ_TIMER3 13 /* Timer 3 interrupt */
#define IRQ_TIMER4 14 /* Timer 4 interrupt */
#define IRQ_UART2 15 /* UART 2 interrupt */
#define IRQ_LCD 16 /* reserved for future use */
#define IRQ_DMA0 17 /* DMA channel 0 interrupt */
#define IRQ_DMA1 18 /* DMA channel 1 interrupt */
#define IRQ_DMA2 19 /* DMA channel 2 interrupt */ARM-Linux
#define IRQ_DMA3 20 /* DMA channel 3 interrupt */
#define IRQ_SDI 21 ARM-Linux /* SD Interface interrupt */
#define IRQ_SPI0 22 /* SPI interrupt */
#define IRQ_UART1 23 /* UART1 receive interrupt */
#define IRQ_RESERVED24 24
#define IRQ_USBD 25 /* USB device interrupt */
#define IRQ_USBH 26 /* USB host interrupt */
#define IRQ_IIC 27 /* IIC interrupt */
#define IRQ_UART0 28 /* UART0 transmit interrupt */
#define IRQ_SPI1 29 /* UART1 transmit interrupt */
#define IRQ_RTC 30 /* RTC alarm interrupt */
#define IRQ_ADCTC 31 /* ADC EOC interrupt */
#define NORMAL_IRQ_OFFSET 32
這些宏定義在文件irqs.h中,大家ARM-Linux可以看到它的定義取自S3C2410的文檔。
總結: linux在初始化的時候已經(jīng)把每個中斷向量的地址準備好了!就是說添加中斷服務程序的框架已經(jīng)給出,當某個中斷發(fā)生時,將會到確定的地址處去找指令,所以我們做驅(qū)動程序時,只需要經(jīng)過request_irq()來掛接自己編寫的中斷服務ARM-Linux程序即可。
另:對于快速中斷,linux在初始化時是空的,所以要對它掛接中斷處理程序,就需要單獨的函數(shù)set_fiq_handler()來實現(xiàn),此函數(shù)在源文件fiq.c中,有興趣的讀者可進一步ARM-Linux研究。
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