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ArmLinux中断Vector向量表的建立流程

工程师
2012-03-14 13:53:38     打赏
ArmLinux中断Vector向量表的建立流程,Linux混入了mmu内存管理之后,ARM的中断是怎么样的呢? 和我们在**板上的中断有没有区别? 下面让我们从源代码入手,做一个粗略的分析: init/main.c-start_kernel()-trap_init() //----------------------------------------------- 1.trap_init() //gliethttp函数位于arch/arm/kernel/traps.c void __init trap_init(void) {     extern void __trap_init(unsigned long);     unsigned long base = vectors_base(); //返回中断base基址0xffff0000     __trap_init(base);                   //以base为vector基址,初始化中断向量表     if (base != 0)         printk(KERN_DEBUG "Relocating machine vectors to 0x%08lx\n",             base); #ifdef CONFIG_CPU_32     modify_domain(DOMAIN_USER, DOMAIN_CLIENT); #endif } //-------------------------------------- 2.vectors_base() //gliethttp include/arch/asm-arm/proc-armv/system.h extern unsigned long cr_alignment; #if __LINUX_ARM_ARCH__ = 4                //at91rm9200是ARMV4结构 #define vectors_base()    ((cr_alignment & CR_V) ? 0xffff0000 : 0) #else #define vectors_base()    (0)                   #endif    可以看到ARMv4以下的版本,该地址固定为0;ARMv4及以上版本,ARM中断向量表的地址由CP15协处理器c1寄存器中V位(bit[13])控制,V和中断向量表的对应关系如下: V=0    ~    0x00000000~0x0000001C V=1    ~    0xffff0000~0xffff001C //------------------------------------------ 2.1 cr_alignment //gliethttp arch/arm/kernel/entry-armv.S ENTRY(stext)         mov    r12, r0         mov    r0, #F_BIT | I_BIT | MODE_SVC @ make sure svc mode         msr    cpsr_c, r0                @ and all irqs disabled //__lookup_processor_type 查询处理器类型,[gliethttp 以后补上]返回值 //2007-07-04 //r9 = processor ID                    //读取cp15的c0寄存器 //r10 = pointer to processor structure //下面会add pc, r10, #12,跳转到__arm920_setup //gliethttp 在vmlinux-armv.lds.in中 //__proc_info_begin = .; //             *(.proc.info) // __proc_info_end = .; //见2.2         bl    __lookup_processor_type         teq    r10, #0                   @ invalid processor?         moveq    r0, #'p'                @ yes, error 'p'         beq    __error         bl    __lookup_architecture_type         teq    r7, #0                    @ invalid architecture?         moveq    r0, #'a'                @ yes, error 'a'         beq    __error //__create_page_tables 创建arm启动临时使用的前4M页表         bl    __create_page_tables         adr    lr, __ret                 @ return address         add    pc, r10, #12              @ initialise processor         .type    __switch_data, %object __switch_data:    .long    __mmap_switched         .long    SYMBOL_NAME(__bss_start)         .long    SYMBOL_NAME(_end)         .long    SYMBOL_NAME(processor_id)         .long    SYMBOL_NAME(__machine_arch_type)         .long    SYMBOL_NAME(cr_alignment)         .long    SYMBOL_NAME(init_task_union)+8192 /* * Enable the MMU. This completely changes the structure of the visible * memory space. You will not be able to trace execution through this. * If you have an enquiry about this, *please* check the linux-arm-kernel * mailing list archives BEFORE sending another post to the list. */         .type    __ret, %function __ret:        ldr    lr, __switch_data         mcr    p15, 0, r0, c1, c0 //将__arm920_setup中设置的r0值,置入cp15协处理器c1寄存器中         mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0     @ read it back.         mov    r0, r0 //填充armv4中的**流水线:mov r0, r0 对应一个nop,所以对应2个nop和一个mov pc,lr刚好三个"无用"操作         mov    r0, r0         mov    pc, lr //跳转到__mmap_switched函数 gliethtttp /* * The following fragment of code is executed with the MMU on, and uses * absolute addresses; this is not position independent. * * r0 = processor control register * r1 = machine ID * r9 = processor ID */         .align    5 __mmap_switched:         adr    r3, __switch_data + 4         ldmia    r3, {r4, r5, r6, r7, r8, sp}@ r2 = compat //2007-07-04 gliethttp //r4    ~    __bss_start //r5    ~    _end //r6    ~    processor_id //r7    ~    __machine_arch_type //r8    ~    cr_alignment //sp    ~    (init_task_union)+8192 //以下几步操作对processor_id,__machine_arch_type,cr_alignment赋值gliethttp         mov    fp, #0                                @ Clear BSS (and zero fp) 1:      cmp    r4, r5                                //bss区清0         strcc    fp, [r4],#4         bcc    1b         str    r9, [r6]                              @ Save processor ID         str    r1, [r7]                              @ Save machine type #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP         orr    r0, r0, #2                            @ ...........A. #endif         bic    r2, r0, #2                            @ Clear 'A' bit //r2存放 禁用TRAP队列故障 后的r0值 //r8-cr_alignment,cr_no_alignment //所以stmia    r8, {r0, r2}后,cr_alignment = r0,cr_no_alignment = r2         stmia    r8, {r0, r2}           @ Save control register values         b    SYMBOL_NAME(start_kernel)        //进入内核C程序 //-------------------------------------- 2.2 __arm920_proc_info //gliethttp arch/arm/mm/proc-arm920.S .section ".proc.info", #alloc, #execinstr     .type    __arm920_proc_info,#object __arm920_proc_info: //该地址存储到r10中     .long    0x41009200     .long    0xff00fff0     .long    0x00000c1e                               @ mmuflags     b    __arm920_setup //add pc, r10, #12 gliethttp将使cpu执行b __arm920_setup跳转指令     .long    cpu_arch_name     .long    cpu_elf_name     .long    HWCAP_SWP | HWCAP_HALF | HWCAP_THUMB     .long    cpu_arm920_info     .long    arm920_processor_functions     .size    __arm920_proc_info, . - __arm920_proc_info //---------------------------------------- 2.3 __arm920_setup     .section ".text.init", #alloc, #execinstr __arm920_setup:     mov    r0, #0     mcr    p15, 0, r0, c7, c7        @ invalidate I,D caches on v4     mcr    p15, 0, r0, c7, c10, 4    @ drain write buffer on v4     mcr    p15, 0, r0, c8, c7        @ invalidate I,D TLBs on v4     mcr    p15, 0, r4, c2, c0        @ load page table pointer     mov    r0, #0x1f                 @ Domains 0, 1 = client     mcr    p15, 0, r0, c3, c0        @ load domain access register     mrc    p15, 0, r0, c1, c0        @ get control register v4 /* * Clear out 'unwanted' bits (then put them in if we need them) */ //gliethttp r0单元存放了cp15协处理器c1寄存器的值,如下代码对该值进行加工                                           @ VI ZFRS BLDP WCAM     bic    r0, r0, #0x0e00                           //清0 bit[9..11]     bic    r0, r0, #0x0002                           //清0 bit[1]     bic    r0, r0, #0x000c     bic    r0, r0, #0x1000                @ ...0 000. .... 000. /* * Turn on what we want */     orr    r0, r0, #0x0031                           //bit0=1 使能mmu     orr    r0, r0, #0x2100                @ ..1. ...1 ..11 ...1 //bit13=1 中断向量表基址为0xFFFF0000 #ifndef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE     orr    r0, r0, #0x0004                @ .... .... .... .1.. #endif #ifndef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE     orr    r0, r0, #0x1000                @ ...1 .... .... .... #endif                       mov    pc, lr



关键词: ArmLinux     中断     Vector     量表     建立         

工程师
2012-03-14 13:54:14     打赏
2楼
小结:通过以上的源码分析,我们可以清楚的看到vectors_base()返回的中断向量基址值为0xFFFF0000。 接下来我们继续分析下面的源码: 3.__trap_ini() //gliethttp函数位于arch/arm/kernel/entry-armv.S         .align    5 __stubs_start: /* * Interrupt dispatcher * Enter in IRQ mode, spsr = SVC/USR CPSR, lr = SVC/USR PC */ vector_IRQ:    @         @ save mode specific registers         @         ldr    r13, .LCsirq         sub    lr, lr, #4         str    lr, [r13]            @ save lr_IRQ         mrs    lr, spsr         str    lr, [r13, #4]        @ save spsr_IRQ ...略... vector_addrexcptn:         b    vector_addrexcptn /* * We group all the following data together to optimise * for CPUs with separate I & D caches. */         .align    5 .LCvswi:    .word    vector_swi .LCsirq:    .word    __temp_irq .LCsund:    .word    __temp_und .LCsabt:    .word    __temp_abt __stubs_end:         .equ    __real_stubs_start, .LCvectors + 0x200 .LCvectors:    swi    SYS_ERROR0         b    __real_stubs_start + (vector_undefinstr - __stubs_start)         ldr    pc, __real_stubs_start + (.LCvswi - __stubs_start)         b    __real_stubs_start + (vector_prefetch - __stubs_start)         b    __real_stubs_start + (vector_data - __stubs_start)         b    __real_stubs_start + (vector_addrexcptn - __stubs_start)         b    __real_stubs_start + (vector_IRQ - __stubs_start)         b    __real_stubs_start + (vector_FIQ - __stubs_start) ENTRY(__trap_init)         stmfd     {r4 - r6, lr}         adr    r1, .LCvectors    @ set up the vectors //通过adr指令获得与pc地址为偏移地址数据,最后r1=pc-0x2c         ldmia    r1, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, lr} //将中断向量表跳转数据分别转存到r1,r2,r3,r4,r5,r6,ip,lr寄存器         stmia    r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, lr} //根据编译器规则r0存放了函数__trap_init(base)传入的参数值base,其值为 //0xFFFF0000 //将r1,r2,r3,r4,r5,r6,ip,lr数据顺序转储到以虚拟地址0xFFFF0000为起始地址的空间         add    r2, r0, #0x200 //r2=0xFFFF0000+0x200=0xFFFF2000         adr    r0, __stubs_start@ copy stubs to 0x200 //r0=pc相对地址=pc-0x26c         adr    r1, __stubs_end //r1=pc相对地址=pc-0x40 1:      ldr    r3, [r0], #4         str    r3, [r2], #4 //将__stubs_start 和__stubs_end之间的中断处理代码拷贝到以虚拟地址0xFFFF2000为起始地址的顺序空间         cmp    r0, r1         blt    1b                           LOADREGS(fd, {r4 - r6, pc})   这样我们来看看空间分布图: 虚拟地址     异常              处理代码 0xffff0000   reset             swi SYS_ERROR0 0xffff0004   undefined  b __real_stubs_start + (vector_undefinstr - __stubs_start) 0xffff0008   软件中断     ldr pc, __real_stubs_start + (.LCvswi - __stubs_start) 0xffff000c   取指令异常   b __real_stubs_start + (vector_prefetch - __stubs_start) 0xffff0010   数据异常     b __real_stubs_start + (vector_data - __stubs_start) 0xffff0014   reserved   b __real_stubs_start + (vector_addrexcptn - __stubs_start) 0xffff0018   irq        b __real_stubs_start + (vector_IRQ - __stubs_start) 0xffff001c   fiq        b __real_stubs_start + (vector_FIQ - __stubs_start)        ... 0xffff2000   __stubs_start:    ldr    r13, .LCsirq 0xffff2004                     sub    lr, lr, #4 0xffff2008                     str    lr, [r13] @ save lr_IRQ        ... 0xffff21a4                     .LCsirq:    .word    __temp_irq 0xffff21a8                     .LCsund:    .word    __temp_und                   0xffff21ac                     .LCsabt:    .word    __temp_abt   如果你现在有这样一种疑惑?程序为什么编译地址是0xc0008000,将其直接拷贝到0xffff0000和0xffff2000为什么还能顺利执行,请参考我的另一篇blog《arm相对跳转到底是怎么回事》,主要原因是b指令是相对跳转指令,adr也是基于pc的前后偏移指令,当然对于ldr pc, __real_stubs_start + (.LCvswi - __stubs_start)是绝对地址赋值,所以最后pc会跳转到0xc000**x空间执行代码,其他的跳转如:b __real_stubs_start + (vector_IRQ - __stubs_start)都会到0xffff2**x相应的vector_IRQ处执行向量中断处理函数,还有一个要分析的问题是:.equ __real_stubs_start,   .LCvectors + 0x200,语句b __real_stubs_start   + (vector_undefinstr - __stubs_start)就是跳转到LCvectors+0x200空间执行。举一个例子: org 0x8000         reset    b    InitRest         ...         InitRest:         ...         那么reset标号的地址为0x8000,他的意思是在0x8000处向前跳转到InitRest,         我们也可以这样来构造跳转:         org 0x8000         reset b (0x8000+(.InitRest - .reset))         ...         InitRest:         ...                           以上的构造语句同样实现了相对0x8000地址的跳转

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