ARM的异常处理机制

Posted 2023-03-01 Lewin～

当异常产生时, ARM core:
	1.拷贝 CPSR 到 SPSR_<mode>
	2.设置适当的 CPSR 位： 
		2.1.改变处理器状态进入 ARM 态
		2.2.改变处理器模式进入相应的异常模式
		2.3.设置中断禁止位禁止相应中断 (如果需要)
	3.保存返回地址到 LR_<mode>
	4.设置 PC 为相应的异常向量即开始异常处理
	（以上均是硬件自动，以下才是软件处理）
	如果发生的是IRQ异常，则处理是这样的：
		4.1.保护现场
			4.1.1.把r0-r12寄存器保存到栈中
			4.1.2.LR_<mode>=LR_<mode>-4
		4.2.中断处理函数
			4.2.1.找到中断源
			4.2.2.找到对应中断源的处理函数isr处执行
		4.3.恢复现场
			4.3.1.把r0-r12寄存器从栈中恢复
			4.3.2.从 SPSR_<mode>恢复CPSR
			4.3.3.从LR_<mode>中恢复PC
Note:这些操作只能在 ARM 态执行.

2440找到isr过程：
1.怎么找到具体是哪个中断：2440的中断控制器中有一个一级中断寄存器，其中每一位对应一个或多个中断源。因为2440的中断个数大于32个，所以这个寄存器中有些中断源是共用一个bit位。为了区分共用中断，用二级中断寄存器来区分是哪一个发生了中断。
2.怎么找到对应的isr的问题：2440为每个中断源做了编号。当发生中断时，可以通过查询一级和二级中断寄存器可以得知是哪个中断源发生了中断，并且得知它的中断编号是多少，然后用这个编号去isr数组中查阅得到isr函数的地址。isr数组是中断初始化时事先设定好的，它将每个中断的isr函数名组成一个数组，然后通过中断编号作为索引（偏移量）来查询这个数组。

210找到isr过程：
1.怎么找到具体是哪个中断：：210中因为支持的中断源很多（106个），所以设计了4个中断寄存器，其中每一位对应一个中断源（有些是空的），当中断发生时，依次去这四个寄存器中查询，看哪一个位被置1，则这一位对应的中断源发生了中断，即可找到中断编号。
2.怎么找到对应的isr的问题：210提供 VICnVECTADDR0~31和VICnADDR 两类寄存器，VICnVECTADDR0~31 用于中断初始化时事先存放好各个中断对应的isr函数的地址，每一个中断源都有一个 VECTADDR 寄存器，VICnADDR 由硬件自动设置，当发生中断时，硬件会自动识别中断编号，然后将这个中断源对应的 VECTADDR 寄存器写入VICnADDR，供我们程序调用，避免了软件查找中断源和isr，提高了210的中断响应速度。

CPU如何保证fiq比irq快？
有2个原因：
第一，fiq模式有专用的r8～r12，因此在fiq的isr中可以直接使用r8-r12而不用保存，相对于irq模式下fiq模式少保存/恢复了几个寄存器，这样节省了一些时间；
第二，异常向量表中fiq是最后一个异常向量入口。因此fiq的isr无需跳转，可以直接写在原地，这样就比其他异常少跳转一次，省了些时间。