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1、异常与中断的概念及处理流程

时间:2024-07-21 15:08:38浏览次数:10  
标签:pc 中断 流程 ldr 妈妈 异常 CPU

 

1 中断的引入

1.1妈妈怎么知道孩子醒了

妈妈怎么知道卧室里小孩醒了?

① 时不时进房间看一下:查询方式

简单,但是累

② 进去房间陪小孩一起睡觉,小孩醒了会吵醒她:休眠-唤醒

不累,但是妈妈干不了活了

③ 妈妈要干很多活,但是可以陪小孩睡一会,定个闹钟:poll方式

要浪费点时间,但是可以继续干活。

妈妈要么是被小孩吵醒,要么是被闹钟吵醒。

④ 妈妈在客厅干活,小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈:异步通知

妈妈、小孩互不耽误。

 

后面的3种方式,都需要“小孩来中断妈妈”:中断她的睡眠、中断她的工作。

 

实际上,能“中断”妈妈的事情可多了:

① 远处的猫叫:这可以被忽略

② 门铃、小孩哭声:妈妈的应对措施不一样

③ 身体不舒服:那要赶紧休息

④ 有蜘蛛掉下来了:赶紧跑啊,救命

 

 

妈妈当前正在看书,被“中断”后她会怎么做?流程如下:

① 妈妈正在看书

② 发生了各种声音

可忽略的远处猫叫

快递员按门铃

卧室中小孩哭了

③ 妈妈怎么办?

a. 先在书中放入书签,合上书

b. 去处理

对于不同的情况,处理方法不同:

对于门铃:开门取快递

对于哭声:照顾小孩

c. 回来继续看书

1.2嵌入系统中也有类似的情况

 

 

CPU在运行的过程中,也会被各种“异常”打断。这些“异常”有:

① 指令未定义

② 指令、数据访问有问题

③ SWI(软中断)

④ 快中断

⑤ 中断

 

中断也属于一种“异常”,导致中断发生的情况有很多,比如:

① 按键

② 定时器

③ ADC转换完成

④ UART发送完数据、收到数据

⑤ 等等

这些众多的“中断源”,汇集到“中断控制器”,由“中断控制器”选择优先级最高的中断并通知CPU。

 

2 中断的处理流程

arm对异常(中断)处理过程:

① 初始化:

a. 设置中断源,让它可以产生中断

b. 设置中断控制器(可以屏蔽某个中断,优先级)

c. 设置CPU总开关(使能中断)

 

② 执行其他程序:正常程序

③ 产生中断:比如按下按键--->中断控制器--->CPU

④ CPU 每执行完一条指令都会检查有无中断/异常产生

⑤ CPU发现有中断/异常产生,开始处理。

对于不同的异常,跳去不同的地址执行程序。

这地址上,只是一条跳转指令,跳去执行某个函数(地址),这个就是异常向量。

③④⑤都是硬件做的。

⑥ 这些函数做什么事情?

软件做的:

a. 保存现场(各种寄存器)

b. 处理异常(中断):

分辨中断源,再调用不同的处理函数

c. 恢复现场

3 异常向量表

u-boot或是Linux内核,都有类似如下的代码:

_start: b reset

ldr pc, _undefined_instruction

ldr pc, _software_interrupt

ldr pc, _prefetch_abort

ldr pc, _data_abort

ldr pc, _not_used

ldr pc, _irq //发生中断时,CPU跳到这个地址执行该指令 **假设地址为0x18**

ldr pc, _fiq

 

这就是异常向量表,每一条指令对应一种异常。

发生复位时,CPU就去 执行第1条指令:b  reset。

发生中断时,CPU就去执行“ldr  pc, _irq”这条指令。

这些指令存放的位置是固定的,比如对于ARM9芯片中断向量的地址是0x18。

当发生中断时,CPU就强制跳去执行0x18处的代码。

在向量表里,一般都是放置一条跳转指令,发生该异常时,CPU就会执行向量表中的跳转指令,去调用更复杂的函数。

 

当然,向量表的位置并不总是从0地址开始,很多芯片可以设置某个vector base寄存器,指定向量表在其他位置,比如设置vector base为0x80000000,指定为DDR的某个地址。但是表中的各个异常向量的偏移地址,是固定的:复位向量偏移地址是0,中断是0x18。

 

4 参考资料

对于ARM的中断控制器,述语上称之为GIC (Generic Interrupt Controller),到目前已经更新到v4版本了。

各个版本的差别可以看这里:

https://developer.arm.com/ip-products/system-ip/system-controllers/interrupt-controllers

 

简单地说,GIC v3/v4用于 ARMv8 架构,即64位ARM芯片。

而GIC v2用于ARMv7和其他更低的架构。

 

以后在驱动大全里讲解中断时,我们再深入分析,到时会涉及单核、多核等知识。

标签:pc,中断,流程,ldr,妈妈,异常,CPU
From: https://www.cnblogs.com/liusiluandzhangkun/p/18314470

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