ARM處理器架構異常/中斷處理

首先，中斷是異常的一種。當發生一種異常時，處理器會進入不同的工作模式。ARM的異常和相應的模式之間的對應關系見下表:

當一個異常導致模式的改變時,ARM核自動地:

1、把cpsr保存到相應模式下的spsr

2、把pc保存到相應模式下的lr

3、設置cpsr為相應異常模式

4、設置pc為相應異常處理程序的入口地址

對于IRQ或者FIQ而言,還多一項變化:禁用相關的中斷IRQ或FIQ,禁止同類型的其他中斷被觸發。（這也是自動實現的，因此正常情況下，ARM中斷不可嵌套）

從異常中斷處理程序退出時，需要我們在程序中用軟件實現下面兩個操作:

1、從spsr_mode中恢復數據到cpsr中

2、從lr_mode中恢復內容到pc中,返回到異常中斷的指令的下一條政令處執行.

2440默認的有一個異常向量表，即發生某一個異常后，會根據異常向量表設置pc為相應的處理函數入口地址。

上表中的 指令都是在2440init.s中的程序表示。

下面，我們結合板子自帶的2440test源代碼中的2440init.s中的異常處理，來分析arm中斷處理的實現。

首先，在2440init.s中有：

__ENTRYb	ResetHandlerb	HandlerUndef	;handler for Undefined modeb	HandlerSWI	    ;handler for SWI interruptb	HandlerPabort	;handler for PAbortb	HandlerDabort	;handler for DAbortb	.		        ;reservedb	HandlerIRQ	;handler for IRQ interruptb	HandlerFIQ	;handler for FIQ interrupt

這里就是相應的 異常處理向量表。程序正常啟動就跳轉到resethandler，如果是發生中斷就跳轉到handlerIRQ。對于handlerIRQ，它是用一個宏實現的。

MACRO$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel$HandlerLabelsub	sp,sp,#4	;decrement sp(to store jump address)stmfd	sp!,{r0}	;PUSH the work register to stack(lr doest push because it return to original address)ldr     r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0ldr     r0,[r0]	 ;load the contents(service routine start address) of HandleXXXstr     r0,[sp,#4]      ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stackldmfd   sp!,{r0,pc}     ;POP the work register and pc(jump to ISR)MEND

HandlerFIQ      HANDLER HandleFIQHandlerIRQ      HANDLER HandleIRQHandlerUndef    HANDLER HandleUndefHandlerSWI      HANDLER HandleSWIHandlerDabort   HANDLER HandleDabortHandlerPabort   HANDLER HandlePabort

HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ 會被下面的代碼段替換：

HandlerIRQ	sub	sp,sp,#4	;decrement sp(to store jump address)stmfd	sp!,{r0}	;PUSH the work register to stack(lr doest push because it return to original address)ldr     r0,=HandleIRQ   ;load the address of HandleXXX to r0ldr     r0,[r0]	        ;load the contents(service routine start address) of HandleXXXstr     r0,[sp,#4]      ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stackldmfd   sp!,{r0,pc}     ;POP the work register and pc(jump to ISR)

因此，發生中斷時，就會b HandlerIRQ，跳轉到上面的代碼進行執行。按照上面的流程，處理器會把HandleIRQ地址中所存儲的數 付給pc指針，作為下一條指令的地址，然后執行。那么HandleIRQ地址中存儲的數是什么呢？

在2440init.s中有這樣一段程序：

ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is neededldr r1,=IsrIRQ    ;if there isnt subs pc,lr,#4 at 0x18, 0x1cstr r1,[r0]

IsrIRQsub	sp,sp,#4       ;reserved for PCstmfd	sp!,{r8-r9}ldr	r9,=INTOFFSETldr	r9,[r9]ldr	r8,=HandleEINT0add	r8,r8,r9,lsl #2ldr	r8,[r8]str	r8,[sp,#8]ldmfd	sp!,{r8-r9,pc}

在上面的程序中，INTOFFSET表示的是中斷號對于EINT0的偏移號。這樣計算得到中斷向量號之后，跳轉到中斷函數進行處理。對于，上面的程序奇怪的一點是沒有看到恢復cpsr和pc指針。因此，可以推斷，對于中斷函數在ADS中有特殊的聲明方式，如：static void __irq Uart_DMA_ISR(void)。像這種聲明方式，在編譯的時候，編譯器會自動在函數的末尾添加恢復cpsr和pc的語句。另外， 寄存器r0-r12也是需要保護的，因為在中斷函數和原來的上下文中都會用到，所以，我認為 編譯器在中斷處理函數中對r0-r12也進行了保護和恢復。

另外，在ucosII中，對IsrIRQ函數進行了修改，我們后面再進行分析。

另外，我們用軟件實現了一套中斷向量表：

ALIGNAREA RamData, DATA, READWRITE^   _ISR_STARTADDRESS		; _ISR_STARTADDRESS=0x33FF_FF00HandleReset 	#   4HandleUndef 	#   4HandleSWI	#   4HandlePabort    #   4HandleDabort    #   4HandleReserved  #   4HandleIRQ	#   4HandleFIQ	#   4;Dont use the label IntVectorTable,;The value of IntVectorTable is different with the address you think it may be.;IntVectorTable;@0x33FF_FF20HandleEINT0		#   4HandleEINT1		#   4HandleEINT2		#   4HandleEINT3		#   4HandleEINT4_7	#   4HandleEINT8_23	#   4HandleCAM		#   4		; Added for 2440.HandleBATFLT	#   4HandleTICK		#   4HandleWDT		#   4HandleTIMER0 	#   4HandleTIMER1 	#   4HandleTIMER2 	#   4HandleTIMER3 	#   4HandleTIMER4 	#   4HandleUART2  	#   4;@0x33FF_FF60HandleLCD 		#   4HandleDMA0		#   4HandleDMA1		#   4HandleDMA2		#   4HandleDMA3		#   4HandleMMC		#   4HandleSPI0		#   4HandleUART1		#   4HandleNFCON		#   4		; Added for 2440.HandleUSBD		#   4HandleUSBH		#   4HandleIIC		#   4HandleUART0 	#   4HandleSPI1 		#   4HandleRTC 		#   4HandleADC 		#   4;@0x33FF_FFA0

而對于IRQ來講，還有第三級的向量表，在IsrIRQ中，又會根據中斷號，比如uart2的中斷，跳轉到 HandleUart2地址中 存的數，繼續執行。

在2440init.s中，并沒有給HandleUndef等這些地址處賦值，因此，一旦執行到，程序就會跑飛。