ARM中斷實現(xiàn)過程的個人筆記
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接下來的學(xué)習(xí)過程中，比較難以理解的是ARM的中斷過程和存儲系統(tǒng)。ARM中斷的實現(xiàn)有些書上看一兩遍也不見得能夠完全理解，當然可能只對于像我一樣跨專業(yè)的朋友來說存在這個問題。這次只談中斷。由于是初學(xué)者，難免會出錯，敬請各位指正。
當一個程序正常執(zhí)行過程中，CPU可能檢測到有某個中斷源發(fā)出中斷請求，這時ARM硬件實現(xiàn)了程序強制跳轉(zhuǎn)，在這之前保存了相關(guān)信息，以便程序正常返回。如果是發(fā)生了Reset中斷，程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)初始化設(shè)置。
開始比較難以理解的是中斷產(chǎn)生后，程序都進行了哪些操作。我就從跟蹤PC作為分析的主線。以發(fā)生FIQ中斷為例。（只以ROM起始地址為0為例，不為0的情況參照存儲地址映射）
最簡單的是中斷發(fā)生后，PC＝0x08，在此地址處存放一個跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到相關(guān)處理程序。當然多數(shù)情況中斷處理程序可能比較復(fù)雜，并且要處理多種中斷的情況下，采用一步映射兩步跳轉(zhuǎn)（我自己起的名字，不一定妥當）。如下圖所示：
一步映射指，在RAM地址中建立一個中斷向量表，圖中該表起始地址為0x400000，在該表中存放的是中斷處理函數(shù)的入口地址。兩步跳轉(zhuǎn)是指，當中斷發(fā)生時，由于系統(tǒng)硬件強制程序跳轉(zhuǎn)到了0x08處，在該地址處是一個跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到中斷函數(shù)地址解析程序IRQ_Handler，完成一步跳轉(zhuǎn)。解析程序（IRQ_Handler）的作用無非是把中斷向量表內(nèi)中斷處理函數(shù)（SystemIrqHandler）的入口地址賦值給 PC，如圖所示PC＝0x003000280，完成第二步跳轉(zhuǎn)，開始處理中斷。在中斷處理函數(shù)的最后，恢復(fù)中斷開始時保存的相關(guān)寄存器的值，完成中斷。
下面以一個實例來具體說明中斷建立及實現(xiàn)的過程。
首先通過偽指令建立一個中斷向量表，用于存放中斷程序的入口地址（如上圖中的中斷向量表，注意，此時表中還未賦值）：
;/* EXCEPTION HANDLER VECTOR TABLE */
^ DRAM_BASE
HandleReset # 4
HandleUndef # 4
HandleSwi # 4
HandlePrefetch # 4
HandleAbort # 4
HandleReserv # 4
HandleIrq # 4
HandleFiq # 4
然后定義一個連續(xù)的數(shù)據(jù)段，并把中斷處理函數(shù)的入口地址值賦給各字單元
ExceptionHandlerTable
DCD UserCodeArea
DCD SystemUndefinedHandler
DCD SystemSwiHandler
DCD SystemPrefetchHandler
DCD SystemAbortHandler
DCD SystemReserv
DCD SystemIrqHandler
DCD SystemFiqHandler
下面從程序的開始處分析：
AREA Init, CODE, READONLY
ENTRY
/* ROM起始地址向量表 */
B Reset_Handler
B Undefined_Handler
B SWI_Handler
B Prefetch_Handler
B Abort_Handler
NOP Reserved vector
B IRQ_Handler
B FIQ_Handler
/* B跳轉(zhuǎn)范圍限于+ -32M內(nèi)*/
/* 以下是地址解析程序 */
IRQ_Handler
SUB sp, sp, #4
STMFD sp!, {r0} FD滿遞減堆棧 執(zhí)行寄存器壓棧操作.
LDR r0, =HandleIrq //對應(yīng)程序開始處以偽指令定義的向量表
LDR r0, [r0] //中斷處理函數(shù)的地址賦給R0.
STR r0, [sp, #4] //中斷處理函數(shù)的地址入棧
LDMFD sp!, {r0, pc} //實現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)，目前沒明白為什么又給r0賦值？
上面提到了還沒有給中斷向量表賦值，下面代碼把中斷處理函數(shù)的地址放到DRAM中斷向量表里
EXCEPTION_VECTOR_TABLE_SETUP
LDR r0, =HandleReset
LDR r1, =ExceptionHandlerTable
MOV r2, #8
ExceptLoop
LDR r3, [r1], #4
STR r3, [r0], #4
SUBS r2, r2, #1 Down Count
BNE ExceptLoop ；；
下面是中斷處理函數(shù)
SystemIrqHandler
IMPORT ISR_IrqHandler
STMFD sp!, {r0-r7, lr}
BL ISR_IrqHandler
LDMFD sp!, {r0-r7, lr}
SUBS pc, lr, #4
它實際上只調(diào)用了下面的C語言的中斷處理函數(shù)，其他什么也沒做。
void ISR_IrqHandler(void)
{
IntOffSet = (U32)INTOFFSET;
(IntOffSet>>2)
(*InterruptHandlers[IntOffSet>>2])(); // Call interrupt service routine
}
以上編程思路是，先在系統(tǒng)初始化時重新建立一個中斷向量表，并把相關(guān)的中斷處理函數(shù)的地址放到中斷向量表中。當系統(tǒng)監(jiān)測到有中斷源請求服務(wù)后，硬件實現(xiàn)pc跳轉(zhuǎn)到地址0x08處，執(zhí)行一個跳轉(zhuǎn)指令B IRQ_Handler ， 然后執(zhí)行地址解析程序，把中斷向量表中的中斷處理函數(shù)的入口地址賦給pc，開始響應(yīng)中斷。在中斷處理函數(shù)的最后，執(zhí)行
LDMFD sp!, {r0-r7, lr}
SUBS pc, lr, #4
實現(xiàn)中斷的返回。
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