---S3C4510B系統(tǒng)通過異常向量表安裝異常中斷處理程序,即將異常向量表指向異常中斷處理程序的入口,實現(xiàn)面向異常中斷的跳轉(zhuǎn)。這里需要介紹一下S3C4510B系統(tǒng)的中斷向量表。在S3C4510B系統(tǒng)中,無論在地址重映射之前還是之后,異常中斷向量表的入口地址為固定的（見表1）。當系統(tǒng)運行到滿足異常中斷條件而產(chǎn)生異常中斷時,系統(tǒng)將自動跳入相應的異常中斷向量表中。而在異常向量表中保存的,正是利用跳轉(zhuǎn)指令或ldr指令指向該中斷的異常中斷處理程序的指令程序,這樣就實現(xiàn)了異常中斷處理程序的安裝。以SWI軟中斷為例,異常中斷安裝的基本順序如圖2所示,其中異常中斷向量的地址是固定的,其他地址為假設的。
2.1 利用跳轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)異常中斷的安裝
---將BL指令放置到中斷向量表的特定位置,跳轉(zhuǎn)目標地址為中斷處理程序的首地址,便可直接實現(xiàn)異常中斷的安裝。其優(yōu)點是BL指令可以直接保存地址,缺點是BL的跳轉(zhuǎn)范圍只有32MB的地址空間,如bl SWI_Handler。
2.2 利用ldr指令實現(xiàn)異常中斷的安裝
---利用ldr直接向程序計數(shù)器PC中賦值也可以實現(xiàn)中斷處理程序的安裝。先要將異常中斷處理程序首地址的絕對地址放在鄰近的一個存儲單元中,然后用ldr命令將該內(nèi)存單元中的地址讀取到PC中。其優(yōu)點是可調(diào)用程序的范圍不受限制,如：
--- ;ldr pc,SWI_ADDR
---……
---;SWI_ADDR dcd SWI_Handler
---以上兩種安裝方法各有優(yōu)缺點,需要根據(jù)實際情況來選擇。
3 S3C4510B系統(tǒng)中SWI異常中斷實例
---S3C4510B中的SWI指令可以用來實現(xiàn)RTOS中的系統(tǒng)功能調(diào)用。它由用戶模式下當前執(zhí)行的指令引發(fā),通過一個24位的立即數(shù)來指代SWI需要調(diào)用的系統(tǒng)功能,調(diào)用執(zhí)行的過程在特權(quán)模式中進行。
3.1 SWI異常中斷的處理程序
---通常我們把SWI的中斷處理程序分為兩級,分別完成立即數(shù)的讀取和功能調(diào)用的執(zhí)行。其指令代碼如下：
---……
---stmfd sp!,{r0-r12,lr}
---;保護現(xiàn)場,保存寄存器的值
---ldr r0,[lr,#-4]
---;lr寄存器保存指令
---bic r0,r0,#0XFF000000 ;讀取指令中的24位立即數(shù)
---……
---cmp R0,#MaxOfSWI
---;判斷立即數(shù)是否有效
---ldrls pc,[pc,r0,lsl #2]
---b OutOfSWIRange ;超出范圍
---JumpListofSWI
---dcd SWIPro_0
---dcd SWIPro_1
---……
---;其他所有的軟中斷入口
---SWIPro_0
---;進入SWI對應立即數(shù)0的中斷處理程序
---……
---;對應立即數(shù)0的中斷處理程序
---b EndOfSWI
---SWIPro0
---;進入SWI對應立即數(shù)1的中斷處理程序
---……
---;對應立即數(shù)1的中斷處理程序
---b EndOfSWI
---……
---;其他的SWI處理程序
---EndOfSWI
---ldmfd sp!,{r0-r12,pc}^
---;恢復各寄存器
3.2 SWI異常中斷的調(diào)用與返回
---對于SWI異常中斷的調(diào)用要根據(jù)中斷現(xiàn)場所處的處理器模式進行調(diào)用。通常用戶模式下調(diào)用SWI功能只需將處理器所需要的參數(shù)存放于寄存器中,然后調(diào)用相應功能號的系統(tǒng)功能。
--- Mov r0,#80
---;假設參數(shù)為#80
--- swi 0X1
---;SWI中斷立即數(shù)1
---由于SWI中斷功能調(diào)用在特權(quán)模式下執(zhí)行,故而當在特權(quán)模式下調(diào)用SWI功能時,必須對當前模式下的SPSR和寄存器LR進行保存。
---stmfd sp!,{r0－r12,lr}
---;保存寄存器
---mov r1,sp
---mov r0, spsr_svc
---stmfd sp!,{r0} ;保存SPSR
---……
---;讀取立即數(shù),調(diào)用SWI中斷處理程序
---ldmfd sp!,{r0} ;恢復SPSR
---msr spsr_svc, r0
---ldmdf sp!,{r0-r12,lr}^ ;恢復其他寄存器
4 S3C4510B系統(tǒng)中的IRQ異常中斷實例
4.1 IRQ異常中斷的產(chǎn)生
---S3C4510B處理器系統(tǒng)常用于進行外部異常的響應和操作系統(tǒng)進程的控制。CPSR寄存器的I控制位置0時,處理器在指令邊界查詢是否有IRQ請求,系統(tǒng)的外部中斷管理器或者外設通過使能處理器的IRQ輸入管腳產(chǎn)生IRQ異常中斷。
4.2 IRQ異常中斷的處理程序
---IRQ異常中斷產(chǎn)生后,根據(jù)中斷向量的指令跳入相應的中斷處理程序。系統(tǒng)的外圍中斷管理硬件會將所用的IRQ中斷請求按照優(yōu)先級進行排列,把最高優(yōu)先級的IRQ中斷的信息放入寄存器中。通常的IRQ中斷處理程序也需要保存返回地址、寄存器,而且需要屏蔽IRQ中斷,以保證優(yōu)先級較高的中斷完全處理。
---sub lr,lr,#4
---stmfd sp!,{lr}
---;保存返回地址
---mrs r14,spsr_irq
---stmfd sp!,[r12,r14]
---;保存r12,spsr
---mov r12,#IntBase
---;讀取中斷管理接口的基址
---ldr r12,[r12,#IntLevel]
---;計算當前中斷的物理地址
---mrs r14,cpsr
---bic r14,r14,#0X80
---;清零IRQ中斷禁止位
---msr cpsr_irq,r14
---;開IRQ中斷
---ldr pc,[ pc,r12,lsr #2]
---;跳轉(zhuǎn)到相應的中斷處理程序
---dcd PirQ0Handler
---dcd PirQ1Handler
---…
---dcd PirQnHandler
---;優(yōu)先級為n的中斷處理程序地址
---PirQ0Handler
---stmfd sp!,{r0-r11}
---……
---;優(yōu)先級為1的中斷處理程序
---ldmfd sp!,{r0-r11}
---msr spsr_irq,r14
---;恢復r12和spsr
---ldmfd sp!,{pc}^ ;中段返回
---……
---dcd PirQnHandler
---;中斷優(yōu)先級為N的中斷處理程序
---……
4.3 IRQ異常中斷在進程控制中的應用
---S3C4510B處理器系統(tǒng)中的進程之間的切換也是通過IRQ來完成的。操作系統(tǒng)中的每一個進程都由進程控制塊PCB來表示,PCB中包含了進程相關的信息。比如,當某一進程進行到一定的程度時,利用IRQ中斷將當前進程中斷,保存需要保存的寄存器的值之后,切換到另一進程中執(zhí)行。
5 結(jié)束語
---S3C4510B的異常中斷機制較為復雜,但也正是因為其復雜的機制,使我們在開發(fā)的過程中有了更靈活的選擇。用好了異常中斷,不僅可以實現(xiàn)系統(tǒng)的實時響應,而且對于提高系統(tǒng)效率和提升整體性能方面都有著很大的幫助。希望本文能夠?qū)3C4510B系統(tǒng)的開發(fā)者有所幫助。
參考文獻
1 杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程. 北京：清華大學出版社
2 馬忠梅,馬廣云等.ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應用基礎. 北京：北京航空航天大學出版社,2002.6
3 S3c4510b Data Sheet. SAMSUNG.1999.3
4 ARM Limited. Developer suit(Version 1.1), Assembler Guide.ARM DUI 0068A,2000
