|
|
這個 2440test里面的中斷寫的向量有些隱蔽，兜了很多個圈，也難怪這么難理解，下面
就對這個東西抽絲剝繭，看清楚這究竟是一個怎么樣的過程。
中斷向量
b HandlerIRQ ;handler for IRQ interrupt
很自然，因為所有的單片機都是那樣，中斷向量一般放在開頭，用過單片機的人都會很熟悉
那就不多說了。
異常服務(wù)程序
這里不用中斷（interrupt）而用異常（exception），畢竟中斷只是異常的一種情況，呵呵
下面主要分析的是“中斷異常”說白了，就是我們平時單片機里面用的中斷！！！所有有器件
引起的中斷，例如TIMER中斷，UART中斷，外部中斷等等，都有一個統(tǒng)一的入口，那就是中斷
異常 IRQ ! 然后從IRQ的服務(wù)函數(shù)里面分辨出，當前究竟是什么中斷，再跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷
服務(wù)程序。這樣看來，ARM比單片機要復(fù)雜一些了，不過原理是不變的。
上面說的就是思路，跟著這個思路來接著分析。
HandlerIRQ 很明顯是一個標號，我們找到了
HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ
這里是一個宏定義，我們再找到這個宏，看他是怎么定義的：
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack(lr does not push because it return to original
address)
ldr r0,=$HandleLabel ;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
用 HandlerIRQ 將這個宏展開之后得到的結(jié)果實際是這樣的
HandlerIRQ
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack(lr does not push because it return to original
address)
ldr r0,=HandleIRQ ;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
至于具體的跳轉(zhuǎn)原理下面再說好了，這樣的話就容易看的多了，很明顯， HandlerIRQ 還是一個標號，IRQ異常向量就是跳
轉(zhuǎn)到這里執(zhí)行的，這里粗略看一下，應(yīng)該是保存現(xiàn)場，然后跳轉(zhuǎn)到真正的處理函數(shù)，那么很容易
發(fā)現(xiàn)了這么一句 ldr r0,=HandleIRQ ，沒錯，我們又找到了一個標號 HandleIRQ ，看來真正的處理函數(shù)應(yīng)該是這個 HandleIRQ ，繼續(xù)尋找
AREA RamData, DATA, READWRITE
^ _ISR_STARTADDRESS ; _ISR_STARTADDRESS=0x33FF_FF00
HandleReset # 4
HandleUndef # 4
HandleSWI # 4
HandlePabort # 4
HandleDabort # 4
HandleReserved # 4
HandleIRQ # 4
最后我們發(fā)現(xiàn)在這里找到了 HandleIRQ ，^ 其實就是 MAP ，這段程序的意思是，從 _ISR_STARTADDRESS
開始，預(yù)留一個變量，每個變量一個標號，預(yù)留的空間為 4個字節(jié)，也就是 32BIT，其實這里放的是真正
的C寫的處理函數(shù)的地址，說白了，就是函數(shù)指針 - -
這樣做的話就很靈活了
接著，我們需要安裝IRQ處理句柄，說白了，就是設(shè)置處理函數(shù)的地址，讓PC指針可以正確的跳轉(zhuǎn)。
于是我們在接著的找到安裝句柄的語句
; Setup IRQ handler
ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is needed
ldr r1,=IsrIRQ ;if there is not 'subs pc,lr,#4' at 0x18, 0x1c
str r1,[r0]
說白了就是將 IsrIRQ 的地址填到 HandleIRQ對應(yīng)的地址里面，前面說了 HandleIRQ 放的是中斷處理的函數(shù)的入口地址，我們繼續(xù)找 IsrIRQ
IsrIRQ
sub sp,sp,#4 ;reserved for PC
stmfd sp!,{r8-r9}
ldr r9,=INTOFFSET
ldr r9,[r9]
ldr r8,=HandleEINT0
add r8,r8,r9,lsl #2
ldr r8,[r8]
str r8,[sp,#8]
ldmfd sp!,{r8-r9,pc}
要理解這個代碼，得先學(xué)學(xué)2440的中斷系統(tǒng)了，INTOFFSET存放的是當前中斷的偏移號，根據(jù)偏移就知道當前是哪個中斷源發(fā)生的中斷。
注意了，我們說的是中斷，而不是異常，看看原來的表是啥樣子的
^ _ISR_STARTADDRESS ; _ISR_STARTADDRESS=0x33FF_FF00
HandleReset # 4
HandleUndef # 4
HandleSWI # 4
HandlePabort # 4
HandleDabort # 4
HandleReserved # 4
HandleIRQ # 4
HandleFIQ # 4
HandleEINT0 # 4
HandleEINT1 # 4
HandleEINT2 # 4
HandleEINT3 # 4
.......
可以看到，前面幾個是異常，從 HandleEINT0 就是 IRQ異常的向量存放的地方了，這樣就可以理解為什么上面 IsrIRQ 里面里面要執(zhí)行那條指令
ldr r8,=HandleEINT0
add r8,r8,r9,lsl #2
道理很簡單， HandleEINT0 就是所有IRQ中斷向量表的入口，在這個地址上面，加上一個適當?shù)钠屏浚?br />
INTOFFSET ，那么我們知道現(xiàn)在，到底是哪個IRQ在申請中斷了。
至于具體怎么跳轉(zhuǎn)的？
首先，我們說了，HandleEINT0 開始的一段內(nèi)存里面，存放的就是中斷服務(wù)函數(shù)的函數(shù)指針，ARM的體系的話，每個指針變量就是占4個字節(jié)，這里就解釋了，為什么這里為每個標號分配了4個字節(jié)的空間，里面放的就是函數(shù)指針！！！下面再看看怎么跳轉(zhuǎn)，繼續(xù)看 IsrIRQ 里面就實現(xiàn)了跳轉(zhuǎn)了
str r8,[sp,#8]
ldmfd sp!,{r8-r9,pc}
其實最核心就是這兩句了，先查找到當前中斷服務(wù)程序的地址，將他放到 R8 里面，然后出棧，彈出給PC
那么PC很自然就跳到中斷服務(wù)程序了。至于這里的堆棧問題又是一個非常棘手的，需要好好的參透ARM的中斷架構(gòu)，需要了解的可以自己仔細的閱讀 《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》里面說的很詳細。我們這里的重點是研究怎么跳轉(zhuǎn)。
最后，我們看看在C代碼中是怎么安裝終端向量的，例如看 按鍵的外部中斷，是怎么具體設(shè)置的，參看/src/keyscan.c 里面的代碼很簡單，里面只有3個函數(shù)
KeyScan_Test 是按鍵測試的主函數(shù)
Key_ISR 是按鍵中斷服務(wù)函數(shù)
在 KeyScan_Test里面，我們發(fā)現(xiàn)了有這么一句
pISR_EINT0 = pISR_EINT2 = pISR_EINT8_23 = (U32)Key_ISR;
可以理解否？ Key_ISR就是上面提到的按鍵中斷服務(wù)函數(shù)，函數(shù)的名字，代表的就是函數(shù)的地址！！！！
將中斷服務(wù)函數(shù)的地址，注意了，是地址，這是一個 U32型的變量。送到幾個變量，我們以pISR_EINT0
作為例子，查看頭文件定義，在 2440addr.h 里面找到
// Interrupt vector
#define pISR_EINT0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20))
_ISR_STARTADDRESS有沒有似曾相識的感覺？沒錯，剛才分析的匯編代碼里面就提到了
^ _ISR_STARTADDRESS ; _ISR_STARTADDRESS=0x33FF_FF00
HandleReset # 4
HandleUndef # 4
......
對，地址就是這里，然后 _ISR_STARTADDRESS+0x20 就是跳過前面的異常向量，進入IRQ中斷向量的入口
所以說到尾
pISR_EINT0 = (U32)Key_ISR;
完成的操作就是，將 Key_ISR 的地址存放到
HandleEINT0 # 4
這個IRQ向量表里面！！！！
當按鍵中斷發(fā)生的時候，發(fā)生IRQ異常中斷
當前PC值-4 保存到LR_IRQ里面，然后執(zhí)行
b HandlerIRQ
然后是執(zhí)行
HandlerIRQ
sub sp,sp,#4 ; 預(yù)留一個用來存放PC地址
stmfd sp!,{r0} ; 保存R0，因為下面使用了
ldr r0,=HandleIRQ ; 將HandleIRQ（服務(wù)程序）的地址裝載到R0
ldr r0,[r0]
str r0,[sp,#4] ; 保存到剛才預(yù)留的地方
ldmfd sp!,{r0,pc} ; 彈出堆棧，恢復(fù)R0，并且將剛才計算好的 HandleIRQ 地址彈出到 PC
堆棧是向下生長的，所以 SUB SP,SP,#4 就相當于 PUSH XX，但是這個XX這個時候并沒有用，因為這里用的是強制移動 SP 指針實現(xiàn)的。然后得到服務(wù)程序的地址，再將這個值放回剛才預(yù)留的棧的空位上面，最后
就是POP出R0恢復(fù)，并且將剛才得到的服務(wù)程序的地址送到 PC，那么實現(xiàn)的效果就是跳轉(zhuǎn)到 HandleIRQ 里面了。
接著看剛才是怎么安裝的HandleIRQ 的
; Setup IRQ handler
ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is needed
ldr r1,=IsrIRQ ;if there is not 'subs pc,lr,#4' at 0x18, 0x1c
str r1,[r0]
可以看出，這里將 IsrIRQ 的地址的值保存到 HandleIRQ 中，也就是說，上面的 IRQ 服務(wù)程序，這個時候?qū)嶋H上就是指 IsrIRQ ！
所以接著的事情就是轉(zhuǎn)移到 IsrIRQ 中執(zhí)行：
IsrIRQ
sub sp,sp,#4 ; 預(yù)留一個值來保存PC
stmfd sp!,{r8-r9}
ldr r9,=INTOFFSET ; 計算偏移量，下面解釋
ldr r9,[r9]
ldr r8,=HandleEINT0
add r8,r8,r9,lsl #2
ldr r8,[r8]
str r8,[sp,#8] ; 因為保存了2個寄存器R8 R9 ，所以SP下移了8位
ldmfd sp!,{r8-r9,pc} ; 恢復(fù)寄存器，彈出到PC，同上面的一樣
怎么保存，操作SP，跟最后彈出到PC的部分和上面的例子一樣，下面說說中間的計算部分
計算偏移量，其實原理很簡單，首先 INTOFFSET 保存著當前是哪個IRQ中斷，例如 0代表著 HandleEINT0，1代表HandleEINT1 ..... 等等，這不是亂來，有一個表的，這個是由 S3C2440 的datasheet說的，自己可以去查看。
然后得到 中斷處理函數(shù)的向量表，這個表的首地址就是 HandleEINT0，那么很自然的想到，怎么查表？那還不簡
單？HandleEINT0 + INTOFFSET 不就完了？基地址加偏移量就得到表中某項了，當然，因為這里是中斷處理向量每一項占用4個字節(jié)，所以用lsl #2處理一下，左移2位相當于乘以4，偏移量乘以4，這應(yīng)該很好理解的。
我們這個例子找到的就是 HandleEINT0 ，將里面的值讀出來，里面放的是 HandleEINT0 服務(wù)函數(shù)的地址，這個
地址怎么來的？是在C程序里面設(shè)置的。我們看 keyscan.c 程序，找到一個 void KeyScan_Test(void) 函數(shù)，里面有這么一句：
pISR_EINT0 = pISR_EINT2 = pISR_EINT8_23 = (U32)Key_ISR;
這里是安裝了3個按鍵中斷服務(wù)程序，我們只關(guān)注 0號中斷，也就是
pISR_EINT0 = (U32)Key_ISR;
這句話什么意思？先看看pISR_EINT0的定義，在 2440addr.h 中定義
#define pISR_EINT0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20))
看到?jīng)]有？_ISR_STARTADDRESS 不就是剛才說的那個異常向量的入口地址？加上一個 0x20
之后實際上指向的，就是 HandleEINT0 ！！！這么說來，上面的意思就是，將 Key_ISR 處理函數(shù)的入口地址，送到 HandleEINT0 中。嵌入式學(xué)習(xí)QQ754634522
再來看 Key_ISR ，這是一個典型的服務(wù)程序，加了_irq 作為編譯關(guān)鍵字，告訴編譯器，這個函數(shù)是中斷服務(wù)程序得保存需要的寄存器，免得被破壞。具體可以參考 《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》P283 頁的描述。
static void __irq Key_ISR(void)
{
.......
}
加上 _irq 關(guān)鍵字之后，編譯器就會處理好所有的保存動作了，并不需要多關(guān)心。但是這個是 ARM-CC 編譯器的關(guān)鍵字，GCC中并沒有這個東西，所以GCC處理中斷的時候最好還是自己保存一下。深圳專業(yè)嵌入式ARM、Linux、單片機專業(yè)技術(shù)實訓(xùn)，學(xué)習(xí)顧問郭老師：QQ754634522
|
|
發(fā)表于 2013-11-11 16:35:04
收藏
頂
踩
樓主
USH the work register to stack(lr does not push because it return to original