ARM处理器架构异常/中断处理

首先，中断是异常的一种。当发生一种异常时，处理器会进入不同的工作模式。ARM的异常和相应的模式之间的对应关系见下表:

当一个异常导致模式的改变时,ARM核自动地:

1、把cpsr保存到相应模式下的spsr

2、把pc保存到相应模式下的lr

3、设置cpsr为相应异常模式

4、设置pc为相应异常处理程序的入口地址

对于IRQ或者FIQ而言,还多一项变化:禁用相关的中断IRQ或FIQ,禁止同类型的其他中断被触发。（这也是自动实现的，因此正常情况下，ARM中断不可嵌套）

从异常中断处理程序退出时，需要我们在程序中用软件实现下面两个操作:

1、从spsr_mode中恢复数据到cpsr中

2、从lr_mode中恢复内容到pc中,返回到异常中断的指令的下一条政令处执行.

2440默认的有一个异常向量表，即发生某一个异常后，会根据异常向量表设置pc为相应的处理函数入口地址。

上表中的 指令都是在2440init.s中的程序表示。

下面，我们结合板子自带的2440test源代码中的2440init.s中的异常处理，来分析arm中断处理的实现。

首先，在2440init.s中有：

__ENTRYb ResetHandlerb HandlerUndef ;handler for Undefined modeb HandlerSWI ;handler for SWIinterruptb HandlerPabort ;handler for PAbortb HandlerDabort ;handler for DAbortb . ;reservedb HandlerIRQ ;handler for IRQ interruptb HandlerFIQ ;handler for FIQ interrupt

这里就是相应的 异常处理向量表。程序正常启动就跳转到resethandler，如果是发生中断就跳转到handlerIRQ。对于handlerIRQ，它是用一个宏实现的。

MACRO$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel$HandlerLabelsub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack(lr doest push because it return to original address)ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXXstr r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stackldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)MEND

HandlerFIQ HANDLER HandleFIQHandlerIRQ HANDLER HandleIRQHandlerUndef HANDLER HandleUndefHandlerSWI HANDLER HandleSWIHandlerDabort HANDLER HandleDabortHandlerPabort HANDLER HandlePabort

HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ 会被下面的代码段替换：

HandlerIRQ sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack(lr doest push because it return to original address)ldr r0,=HandleIRQ ;load the address of HandleXXX to r0ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXXstr r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stackldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)

因此，发生中断时，就会b HandlerIRQ，跳转到上面的代码进行执行。按照上面的流程，处理器会把HandleIRQ地址中所存储的数 付给pc指针，作为下一条指令的地址，然后执行。那么HandleIRQ地址中存储的数是什么呢？

在2440init.s中有这样一段程序：

ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is neededldr r1,=IsrIRQ ;if there isnt subs pc,lr,#4 at 0x18, 0x1cstr r1,[r0]

IsrIRQsub sp,sp,#4 ;reserved for PCstmfd sp!,{r8-r9}ldr r9,=INTOFFSETldr r9,[r9]ldr r8,=HandleEINT0add r8,r8,r9,lsl #2ldr r8,[r8]str r8,[sp,#8]ldmfd sp!,{r8-r9,pc}

在上面的程序中，INTOFFSET表示的是中断号对于EINT0的偏移号。这样计算得到中断向量号之后，跳转到中断函数进行处理。对于，上面的程序奇怪的一点是没有看到恢复cpsr和pc指针。因此，可以推断，对于中断函数在ADS中有特殊的声明方式，如：static void __irq Uart_DMA_ISR(void)。像这种声明方式，在编译的时候，编译器会自动在函数的末尾添加恢复cpsr和pc的语句。另外， 寄存器r0-r12也是需要保护的，因为在中断函数和原来的上下文中都会用到，所以，我认为 编译器在中断处理函数中对r0-r12也进行了保护和恢复。

另外，在ucosII中，对IsrIRQ函数进行了修改，我们后面再进行分析。

另外，我们用软件实现了一套中断向量表：

ALIGNAREA RamData, DATA, READWRITE^ _ISR_STARTADDRESS ; _ISR_STARTADDRESS=0x33FF_FF00HandleReset # 4HandleUndef # 4HandleSWI # 4HandlePabort # 4HandleDabort # 4HandleReserved # 4HandleIRQ # 4HandleFIQ # 4;Dont use the label IntVectorTable,;The value of IntVectorTable is different with the address you think it may be.;IntVectorTable;@0x33FF_FF20HandleEINT0 # 4HandleEINT1 # 4HandleEINT2 # 4HandleEINT3 # 4HandleEINT4_7 # 4HandleEINT8_23 # 4HandleCAM # 4 ; Added for 2440.HandleBATFLT # 4HandleTICK # 4HandleWDT # 4HandleTIMER0 # 4HandleTIMER1 # 4HandleTIMER2 # 4HandleTIMER3 # 4HandleTIMER4 # 4HandleUART2 # 4;@0x33FF_FF60HandleLCD # 4HandleDMA0 # 4HandleDMA1 # 4HandleDMA2 # 4HandleDMA3 # 4HandleMMC # 4HandleSPI0 # 4HandleUART1 # 4HandleNFCON # 4 ; Added for 2440.HandleUSBD # 4HandleUSBH # 4HandleIIC # 4HandleUART0 # 4HandleSPI1 # 4HandleRTC # 4HandleADC # 4;@0x33FF_FFA0

而对于IRQ来讲，还有第三级的向量表，在IsrIRQ中，又会根据中断号，比如uart2的中断，跳转到 HandleUart2地址中 存的数，继续执行。

在2440init.s中，并没有给HandleUndef等这些地址处赋值，因此，一旦执行到，程序就会跑飞。