arm中断系统的疑惑

filmwind

arm中断系统的疑惑 [复制链接]

arm中断疑惑:
当中断产生时，通过中断向量表   
    b   ResetHandler  
    b   HandlerUndef    ;handler for Undefined mode
    b   HandlerSWI      ;handler for SWI interrupt
    b   HandlerPabort   ;handler for PAbort
    b   HandlerDabort   ;handler for DAbort
    b   .               ;reserved
    b   HandlerIRQ      ;handler for IRQ interrupt
    b   HandlerFIQ      ;handler for FIQ interrupt
调转到handlerIRQ，handlerIRQ根据INTOFFSET判断具体是哪个中断，然后进入相应的中断服务程序,
我的疑惑是中断服务程序执行完后，它怎么样回到被打断的地方继续运行,这是一个IRQ的主体程序
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}

注册一个时钟中断程序:
pISR_TIMER0=(unsigned)timer0Handler;
IsrIRQ注册到了0x18的地方
当时钟time0中断产生时,pc先指向IsrIRQ,然后跳转到pISR_TIMER0这个地址执行具体的中断服务程序，运行完了后，该怎么回来？
我查了一下__irq中断程序关键字,但这个只是会保存中断函数的进入现场,和恢复退出现场,它怎么回到user状态下被打断的地方继续运行?

大漠之洲

__irq 保存现场，就是保存了PC值以及其他寄存器啊，当你中断服务程序结束时，就自动恢复了，PC值也恢复了啊，也就是回到了你原来的未中断状态，你主程序用C写的吧，那么编译器编译成汇编的时候自动加保存和恢复现场的代码进去的

wbatjd

但是为什么别人都是那样写的啊？肯定有点什么原因吧。。。能不能说一下为什么？

引用 1 楼 sherlock_lai 的回复:
__irq?保存现场，就是保存了PC值以及其他寄存器啊，当你中断服务程序结束时，就自动恢复了，PC值也恢复了啊，也就是回到了你原来的未中断状态，你主程序用C写的吧，那么编译器编译成汇编的时候自动加保存和恢复现场的代码进去的

wshb007

哪断你不明白？ARM的中断跳转都是这样的，你这个程序是非向量中断模式，第一次跳转是通过判断寄存器的值，第二次跳转的向量表是pISR_xxxx这些，你的的程序包换的.h文件里肯定有#define pisr_xxxx ... 的语句的。 关于__irq 这个关键字应该是和你的C编译器有关的，如果你用汇编的话，就要用LDR PC，R14 来返回了，记得是这样的，R13，R14记不清楚了，反正是保存PC的那个寄存器

zkissinger

能否留下qq交流一下?

引用 3 楼 sherlock_lai 的回复:
哪断你不明白？ARM的中断跳转都是这样的，你这个程序是非向量中断模式，第一次跳转是通过判断寄存器的值，第二次跳转的向量表是pISR_xxxx这些，你的的程序包换的.h文件里肯定有#define pisr_xxxx ... 的语句的。 关于__irq 这个关键字应该是和你的C编译器有关的，如果你用汇编的话，就要用LDR PC，R14 来返回了，记得是这样的，R13，R14记不清楚了，反正是保存PC的那个寄存器

mingjin27

当执行中断程序的时候CPU会自动把PC压入堆栈！
执行isrIRQ时候 调用ASM是这个：
  stmfd   sp!,{r8-r9}
你没发现isrIRQ最后一条指令：
ldmfd   sp!,{r8-r9,pc}
上面指令多出个PC，也就是说把堆栈里面的数据放到PC里面，这个数据正是中断前压入堆栈的数据！
PC就变成了以前的PC，所以回到了以前的断点处执行程序！

ouyangzan

不是啊ldmfd   sp!,{r8-r9,pc}这句话是说转向具体的中断处理函数,而不是返回被中断的地方

huyingguang

   在中断处理结束后，返回的时候要用到R14（LR），对IRQ来讲，会用到R14_IRQ来保存返回
地址。
   在整个执行过程进入中断处理之前，要保存上下文环境。具体会将下条指令的地址放到R14_IRQ
中，同时将CPSR的值放到SPSR_IRQ中,修改CPSR中的模式位为IRQ，关掉FIQ、IRQ，把跳转地址放
到PC中。从PC中取地址就可以得到中断的处理入口。
   在处理完中断服务程序后，将上述的过程反过来，恢复到中断处理前的状态。

具体到指令：
IsrIRQ   
    sub     sp,sp,#4       ;
    stmfd   sp!,{r8-r9}    ；将用到的寄存器压栈
     
    ldr     r9,=INTOFFSET  ；下面这个不是很清楚
    ldr     r9,[r9]        
    ldr     r8,=HandleEINT0
    add     r8,r8,r9,lsl #2
    ldr     r8,[r8]
    str     r8,[sp,#8]
    ldmfd   sp!,{r8-r9,pc}^ ；恢复用到的寄存器中断前的状态

   返回的话，就像3楼说的那样，要用到 mov pc,LR   LR中保存的就是中断返回地址。

   

beastest

我意思就是具体的中断处理程序（比如我上面说到的timer0Handler中断处理程序）执行完了该返回到哪里？，mov pc,LR 该写在哪里？

may3450

sorry上面说错了，7搂说得对！

style_lim

IsrIRQ   
    sub     sp,sp,#4       ;reserved for PC
    /* 上面这条指令目的是什么？应该是 sub R14,R14,#4 是用来计算offset
     * 调整寄存器LR。如果你用SP（R13）的话，只是移动堆栈栈顶指针，对
      * PC没有任何影响。
      */   
    stmfd   sp!,{r8-r9}/*保护现场*/   
     /*下面是你的中断处理过程*/
    ldr     r9,=INTOFFSET
    ldr     r9,[r9]
    ldr     r8,=HandleEINT0
    add     r8,r8,r9,lsl #2
    ldr     r8,[r8]
    str     r8,[sp,#8]
    /*恢复现场*/
    ldmfd   sp!,{r8-r9,pc} /*出栈的话，PC中放什么？stmfd只保存了r8 & r9*/

   这段代码中，在进行中断响应时，并没有将LR入栈，而在中断返回时，又需要用到LR，
这就是问题的所在。

解决方案又两个：
（1）
IsrIRQ
    sub R14,R14,#4    /* 在进入中断处理之前，R14的地址已经被硬件作了修改。在
                          * 这里用需要计算一下它的偏移地址。*/
    stmfd   sp!,{r8-r9,LR}/*保护现场，这里需要将LR入栈。以备返回时候使用。*/   
     /*下面是你的中断处理过程*/
     ...
     ...
    /*恢复现场*/
    ldmfd   sp!,{r8-r9,pc}^/* ^ 这个符号很重要，除了表示正常的数据传输之外，
                                * 还将SPSR 拷贝到 CPSR中。/
（2）
IsrIRQ
    sub R14,R14,#4
    stmfd   sp!,{r8-r9}/*保护现场，这里需要将LR入栈。以备返回时候使用。*/   
     /*下面是你的中断处理过程*/
     ...
     ...
    /*恢复现场*/
    ldmfd   sp!,{r8-r9}
    MOV PC,LR     /*中断返回*/
   方案(2)有很多隐患。如果有中断嵌套发生，导致R14无效，中断结束后将不能正确返回。
另外CPSR也可能得不到恢复。建议使用方案（1）。
   

koala98222

能否留下email或qq交流一下，这个代码好多地方都是这样写的，我也不知道为什么

引用 10 楼 Cop_007 的回复:
IsrIRQ???
????sub?????sp,sp,#4???????;reserved?for?PC?
????/*?上面这条指令目的是什么？应该是?sub?R14,R14,#4?是用来计算offset
?????*?调整寄存器LR。如果你用SP（R13）的话，只是移动堆栈栈顶指针，对
??????*?PC没有任何影响。
??????*/????
????stmfd???sp!,{r8-r9}/*保护现场*/????
?????/*下面是你的中断处理过程*/
????ldr?????r9,=INTOFFSET?
????ldr?????r9,[r9]?
????ldr?????r8,=HandleEINT…

BITCH

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当中断产生时，通过中断向量表     
    b   ResetHandler   
    b   HandlerUndef    ;handler for Undefined mode
    b   HandlerSWI      ;handler for SWI interrupt
    b   HandlerPabort   ;handler for PAbort
    b   HandlerDabort   ;handler for DAbort
    b   .               ;reserved
    b   HandlerIRQ      ;handler for IRQ interrupt  
    b   HandlerFIQ      ;handler for FIQ interrupt
调转到handlerIRQ，handlerIRQ根据INTOFFSET判断具体是哪个中断，然后进入相应的中断服务程序,
我的疑惑是中断服务程序执行完后，它怎么样回到被打断的地方继续运行,这是一个IRQ的主体程序
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IsrIRQ   
    sub     sp,sp,#4       ;reserved for PC 堆栈是递减的，空一个位置
    stmfd   sp!,{r8-r9}    ;保存下面要用到的r8和r9
     
    ldr     r9,=INTOFFSET  ;获取中断源的偏移量寄存器，三星系列处理器都有32个中断源
    ldr     r9,[r9]     ;得到具体的中断源0－－31
    ldr     r8,=HandleEINT0  ;保存第一个中断源的中断处理函数的地址
    add     r8,r8,r9,lsl #2  ;每个函数指针四个字节，HandleEINT0 ＋ r9×4，
    ldr     r8,[r8]   ;r8地址处地址保存了对应中断源的中断入口地址，[r8]取出入口地址放在r8中
    str     r8,[sp,#8] ;将入口地址放在sub     sp,sp,#4空出的那个栈位置中
    ldmfd   sp!,{r8-r9,pc} ;恢复r8和r9，同时将PC指向对应中断源的中断入口地址，也就是下面的timer0Handler


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注册一个时钟中断程序:
pISR_TIMER0=(unsigned)timer0Handler;

当时钟time0中断产生时,pc先指向IsrIRQ,然后跳转到pISR_TIMER0这个地址执行具体的中断服务程序，运行完了后，该怎么回来？
我查了一下__irq中断程序关键字,但这个只是会保存中断函数的进入现场,和恢复退出现场,它怎么回到user状态下被打断的地方继续运行?
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假设timer0Handler函数如下
__irq void timer0Handler(void)
{
   
    C_int_handler();  // process the interrupt
   
    XXXXX// clear the interrupt
}
因为使用了__irq关键字，所以编译器认为其为中断函数，进入时自动将加上保护相关资源的代码
同时退出时将自动恢复相关寄存器

此时所有的寄存器都是IRQ模式下的，且lr保存了user模式下返回地址
timer0Handler
  0x000000:  STMFD    sp!,{r0-r4,r12,lr}  ;自动保存BL需要用到的传递参数寄存器和ip（r12）指针
  0x000004:  BL    C_int_handler    ;调用相关处理
  0x000014:  xxxx    ;清除中断源
  0x00001c:  LDMFD    sp!,{r0-r4,r12,lr}  ;恢复相关寄存器
  0x000020:  SUBS     pc,lr,#4   ;将返回的指令地址减4后，赋值给PC，同时SUBS中断S表示回复CPSR

这样就实现了从中断服务程序返回到user模式下被中断的代码处继续执行
为什么要减4呢？
这和ARM的三级指令流水线相关，当执行到A指令时，此时PC为A指令地址＋8，此时A未执行完毕，来了中断，
CPU会自动将PC－4＝A＋4保存到IRQ模式的LR寄存器中，以便返回，LR＝A+4
但目前要返回的地址是A，所以最后pc=lr -4 = A

金凤水厂

Cop_007分析的有道理，但那是针对手动保存中断现场的情况
目前lz是利用ARM的关键字生成中断服务程序的，所以那种方法不行

__irq关键字的好处在于从0x18处就可以直接跳转到中断服务函数中，不必写太多汇编代码
但是其不支持可重入中断，即中断不能嵌套

因为在BL    C_int_handler  执行过程中若来了中断，将会破坏LR中保存的C_int_handler的返回地址

因此要实现中断嵌套的话，必须手动编写保存现场的代码
在进行函数调用前切换到系统模式运行，这样再来中断时不会破坏系统模式下的LR
可以保证C_int_handler  正确返回
中断服务程序执行完毕后，再切换至IRQ模式，再恢复现场  

mrmig

关注 接分

kings185100

lz下次提这么复杂的问题最好多搞点分啊
大家都在参予这个帖子但没有得分
这样对不起大家的付出啊

呵呵，其实10分我还觉得少了

ykfall

5，7，10，14楼，你们越说越扯了，不要误人子弟了，人家12楼说的是正确的
14楼，你看清楚点再发言，人家楼主的代码最后一行跟本没有^号
IsrIRQ  
    sub    sp,sp,#4      ;reserved for PC    ；堆栈指针减4，空出一个单元，以便后面放入PC需要的字（看不懂英文吗？）
    stmfd  sp!,{r8-r9}                       ；r8,r9入栈，此时存储r8,r9的两个堆栈单元下面的一个单元是空的
   
    ldr    r9,=INTOFFSET                     ；从interrupt offset寄存器读取中断偏移量
    ldr    r9,[r9]                          
    ldr    r8,=HandleEINT0                   ；以中断向量0为基地址计算中断向量地址
    add    r8,r8,r9,lsl #2
    ldr    r8,[r8]
    str    r8,[sp,#8]                        ；把得到的中断向量的内容（timer0Handler的地址）放入最开始空出的堆栈单元，由于这个单元在r8,r9下面，
                                                    ；所以位置是sp+8
    ldmfd  sp!,{r8-r9,pc}                    ；把堆栈顶部的三个单元分别出栈到r8,r9,和pc，此时pc会跳转到中断向量里存储的地址，也就是timer0Handler

以上的过程中LR根本没有被做任何修改，如果楼主的中断服务程序是用C语言写的，并且使用了__irq关键字，那么在进入时候会自动保存LR以及使用到的寄存器，在退出的时候会恢复寄存器，并将LR的值传递到PC，同时把SPSR的内容传递到CPSR，但是这种方法不支持嵌套中断，如果要支持嵌套，在进入的时候要自己保存寄存器，在退出的时候恢复寄存器，同时判断嵌套是否结束，如果未结束，则不恢复CPSR的值，如果嵌套结束，要恢复CPSR的值

jiemei6617

还有一点，就是中断后LR中保存的值由于流水线的关系可能不是要返回的地址，如果要自己恢复现场，则需要在将LR装入PC的时候进行修正，如果是用__irq关键字写的C中断服务程序，则不用担心，编译器自动计算的。

michaeljaung

可以看下这篇，希望对你有帮助:
http://blog.eeworld.net/libaizhang/archive/2009/07/02/4317141.aspx