ARM的異常處理過程分析

作者：時(shí)間：2016-12-01 來源：網(wǎng)絡(luò)

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異常類型	Mode	異常向量	內(nèi)容
IRQ異常	IRQ	0x00000018	LDR PC,[PC,#0x18]或者0xE59FF018
IFQ異常	IFQ	0x0000001C	LDR PC,[PC,#0x18] 0xE59FF018
		0x00000038	Address of OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr()
		0x0000003C	Address of OS_CPU_ARM_ExceptFiqHndlr()

有必要的討論一下，為什么在向量中存儲(chǔ)的是指令: LDR PC,[PC,#0x18],我們從上面的地址可以知道，IRQ異常處理函數(shù)地址被存儲(chǔ)到了0x00000038中，異常向量與該地址之間的差值是0x20，那么為什么在其中存儲(chǔ)的值只是0x18呢？這還要討論ARM的流水線結(jié)構(gòu)，當(dāng)前執(zhí)行的命令相比PC指向的地址差0x08。也就是當(dāng)前執(zhí)行的指令的地址是PC-0x08.當(dāng)PC指向異常向量以后（取值），還需要等待一個(gè)時(shí)鐘（譯碼）之后才會(huì)被執(zhí)行（真正意義上的執(zhí)行操作），而這時(shí)PC值已經(jīng)被更新了。指向了Vector+0x8的位置，因此我們可以知道，當(dāng)執(zhí)行向量中的代碼時(shí)，這時(shí)PC=Vector+0x8，而這時(shí)相對(duì)于固定的0x20-0x08=0x18，這也就是為什么是LDR PC,[PC,#0x18],而不是LDR PC,[PC,#0x20].

采用上面的例子說明IRQ的向量為0x00000018，而設(shè)定好的固定地址用來存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)異常處理函數(shù)地址的地址是0x00000038,當(dāng)CPU執(zhí)行完P(guān)C = 0x00000018以后，還需要譯碼、才能被執(zhí)行，這時(shí)候PC值已經(jīng)更新為PC = 0x00000018 + 0x08;這時(shí)候固定地址距離PC的相對(duì)位置位0x00000038 – PC = 0x18，而該地址中保存了IRQ中斷的通用處理函數(shù)OS_CPU_ARM_ExceptIrqHndlr()的地址，LDR PC,[PC,#0x18]這條指令是指將PC+0x18地址處的內(nèi)容加載到PC中，實(shí)質(zhì)上也就完成跳轉(zhuǎn)到異常處理函數(shù)的操作。

這樣處理的好處是因?yàn)長DR的加載范圍是一個(gè)固定值+-32M，我們不能保證異常處理程序的地址剛好在+-32M左右，采用這種LDR PC, ADDR(固定地址)的形式就能實(shí)現(xiàn)大范圍的跳轉(zhuǎn)操作。

我們僅僅以FIQ中斷處理的形式進(jìn)行討論，其他的異常有一定的相似性，只是在返回地址上存在差別。這段代碼主要是完成寄存器的壓棧，返回地址的調(diào)整，保存等操作。具體的看下面的分析：

AREA CODE, CODE, READONLY

CODE32

OS_CPU_ARM_ExceptFiqHndlr

;修改中斷返回地址，這屬于進(jìn)入真正處理函數(shù)前的返回地址調(diào)整，具體的返回地址依據(jù)前面保存的R14進(jìn)行相應(yīng)的修改。

SUB LR, LR, #4 ; LR offset to return from this exception: -4.

;壓棧操作

STMFD SP!, {R0-R12, LR} ; Push working registers.

;保存鏈接寄存器

MOV R2, LR ; Save link register.

;設(shè)置好ID號(hào)，這是非常必要的，只有這樣才能辨別屬于那種異常

MOV R0, #OS_CPU_ARM_EXCEPT_FIQ ; Set exception ID

/*跳轉(zhuǎn)到通用的異常處理函數(shù)，傳遞的參數(shù)是異常ID號(hào)*/

BOS_CPU_ARM_ExceptHndlr ; Branch to global exception handler.

OS_CPU_ARM_ExceptHndlr(except_type)是一個(gè)通用的異常處理函數(shù)，可以對(duì)除了IRQ以外的其他異常進(jìn)行控制操作。在這個(gè)通用處理函數(shù)中又調(diào)用了下面的函數(shù)OS_CPU_ARM_ExceptHndlr_BreakExcept()或者OS_CPU_ARM_ExceptHndlr_BreakTask()。這兩個(gè)函數(shù)中又調(diào)用了通用處理函數(shù)OS_CPU_ExceptHndlr()，然后OS_CPU_ExceptHndlr()中調(diào)用具體的中斷處理操作。

一般的OS_CPU_ExceptHndlr()處理形式，可以認(rèn)為是一個(gè)模板如下：

void OS_CPU_ExceptHndlr (INT32U except_type)

{

/* Determine behavior according to exception type (except_type) */

/* If an IRQ or FIQ，具體的可能要使用中斷向量等形式實(shí)現(xiàn)*/

while (there are interrupting devices) {

/* Clear interrupting device */

OS_CPU_SR_INT_En(); /* Enable nesting, if desired */

/* Handle interrupt */

}

這是其中的一段關(guān)于IRQ中斷的文字復(fù)述：

IRQ中斷的基本的流程圖如下：

以上的uC/OS-II異常處理就分析完了，這種方式的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是采用了通用模板的形式，這樣實(shí)現(xiàn)出來的形式只需要控制一定的，具體的一些IRQ中斷處理函數(shù)(如定時(shí)器，GPIO等的中斷)，與具體的廠商有很大的關(guān)系，有的廠商采用硬件寄存器的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，有的采用軟件方式實(shí)現(xiàn)，因此具體的中斷。

后面我再分析我們通常認(rèn)為的中斷（實(shí)質(zhì)上就是IRQ和IFQ中某一個(gè)具體中斷）處理方式

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