Linux异常处理结构、中断处理结构

LINUX 的异常向量在哪里：0xffff0000(可通过配置某个寄存器来配置)

1、ARM异常向量表

void __init trap_init(void) //将0x00000000异常向量复制到 0xffff0000 处

arch/arm/kernel/entry-armv.S

.globl __vectors_start
__vectors_start:
swi SYS_ERROR0 /* 复位时，执行这条指令 */
b vector_und + stubs_offset /* 未定义异常 */
ldr pc, .LCvswi + stubs_offset /* swi异常 */
b vector_pabt + stubs_offset /* 指令预取异常 */
b vector_dabt + stubs_offset /* 数据访问终止 */
b vector_addrexcptn + stubs_offset /* 没有用 */
b vector_irq + stubs_offset /* irq异常 */
b vector_fiq + stubs_offset /* fiq异常 */

.globl __vectors_end
__vectors_end:

异常向量表，无非还是一些跳转指令。当发生irq中断，执行指令“b vector_irq + stubs_offset”，也就是跳转到vector_irq代码段继续执行。

在linux内核初始化阶段，start_kernel函数（init/main.c）会调用trap_init、init_IRQ两个函数来初始化异常向量相关处理函数。简要说明就是，将异常向量表拷贝到地址0xffff0000处（ARM体系协处理器寄存器c1能设置异常向量的基地址为0xffff0000），再把异常向量表中异常处理的进一步函数代码段拷贝到0xffff0200位置（vector_und、vector_irq等）。

2、异常处理进一步函数----vector_irq

arch/arm/kernel/entry-armv.S

.globl __stubs_start
__stubs_start:
vector_stub irq, IRQ_MODE, 4
.long __irq_usr @ 0 (USR_26 / USR_32)
.long __irq_invalid @ 1 (FIQ_26 / FIQ_32)
.long __irq_invalid @ 2 (IRQ_26 / IRQ_32)
.long __irq_svc @ 3 (SVC_26 / SVC_32)
.long __irq_invalid @ 4
.long __irq_invalid @ 5
.long __irq_invalid @ 6
.long __irq_invalid @ 7
.long __irq_invalid @ 8
.long __irq_invalid @ 9
.long __irq_invalid @ a
.long __irq_invalid @ b
.long __irq_invalid @ c
.long __irq_invalid @ d
.long __irq_invalid @ e
.long __irq_invalid @ f

从第4行到第19行，记录了（代码链接阶段填入的地址数据）在各个模式下遇到irq中断时，发生异常的处理分支。比如第4行__irq_usr表示用户模式下发生irq中断时，由__irq_usr对应的代码段来处理这种情况。

vector_stub是一个宏，将宏展开内容如下：

vector_irq:

//保存cpsr/lr

sub lr, lr, #4
stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr

mrs lr, spsr
str lr, [sp, #8] @ save spsr
//切换工作模式
mrs r0, cpsr
eor r0, r0, #(IRQ_MODE ^ SVC_MODE)
msr spsr_cxsf, r0

//下一级跳转

and lr, lr, #0x0f
mov r0, sp
ldr lr, [pc, lr, lsl #2]
movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode
.endm

这个宏的目的就是，根据进入irq中断前处理器所处的模式，将紧接着其下边的16个地址池中对应位置的处理向量，取出来赋给PC，完成进一步跳转。这里我们选择让程序跳转到__irq_usr代码段继续执行。

3、异常处理进一步函数----__irq_usr

arch/arm/kernel/entry-armv.S

__irq_usr:
usr_entry @将usr模式下的寄存器、中断返回地址保存到堆栈中 //保存现场

get_thread_info tsk @获取当前进程的进程描述符中的成员变量thread_info的地址，并将该地址保存到寄存器tsk等于r9

irq_handler @中断处理 //宏

mov why, #0
b ret_to_user @中断处理完成，返回中断产生的位置

4、irq_handler

irq_handler是一个宏，将其内容展开如下：

arch/arm/kernel/entry-armv.S

.macro irq_handler
get_irqnr_preamble r5, lr
1: get_irqnr_and_base r0, r6, r5, lr
movne r1, sp
adrne lr, 1b
bne asm_do_IRQ
.endm

由此可见，进入asm_do_IRQ函数开始具体的中断处理。需要指出的是，asm_do_IRQ是中断的C语言总入口函数。

5. asm_do_IRQ函数原型为：

smlinkage void __exception asm_do_IRQ(unsigned int irq, struct pt_regs *regs)

进入asm_do_IRQ这个函数

（1）struct irq_desc *desc = irq_desc + irq;

从名字上看可知 irq_desc[NR_IRQS]这是一个“中断描述”数组。以中断号“NR_IRQS”为下标。
struct irq_desc *desc = irq_desc + irq;
在这个数组下标处取到一个“数组项”。

（2）进入处理函数 desc_handle_irq(irq, desc);

static inline void desc_handle_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc)
       {
                       desc->handle_irq(irq, desc);
       }

搜索handle_irq，发现handle_irq被__set_irq_handler调用过
搜索__set_irq_handler，发现__set_irq_handler被set_irq_handler调用过
搜索set_irq_handler，发现__set_irq_handler被s3c24xx_init_irq(void)调用过

1~2作用：
在“void __init s3c24xx_init_irq(void)”中实现初始化

中断处理 C 函数入口 “asm_do_IRQ”会调用到事先初始化好的“handle_irq”函数。
handle_irq == handle_edge_irq
handle_edge_irq:
-->desc->chip->ack(irq). 清中断
-->handle_IRQ_event(irq, action).
--> action->handler()处理中断

Linux异常处理结构、中断处理结构

猜你喜欢