ARM Linux中断处理深度解析

"ARM Linux中断处理过程分析" 在嵌入式系统中，特别是在基于ARM架构的Linux系统中，中断处理是一个至关重要的概念。中断是处理器与外界交互的主要方式，它允许系统对突发事件做出快速响应。当外部设备（如键盘、网络接口、定时器等）请求服务时，它们会通过中断信号通知处理器。下面我们将详细分析ARM Linux系统中的中断处理过程。 首先，当ARM处理器接收到外部中断输入时，它会立即停止当前正在执行的任务，进入中断处理模式。在这个例子中，我们关注的是IRQ（Interrupt Request）模式，这是处理中断的一种特定模式。ARM处理器有多种异常模式，包括FIQ（Fast Interrupt Request）、IRQ、svc（Supervisor Call）等。 1) 进入IRQ模式： - 处理器的状态寄存器CPSR（Current Program Status Register）会被保存到SPSR_irq（Saved Program Status Register for IRQ），以便在中断处理结束后恢复之前的执行环境。 - CPSR的I比特被设置，这意味着进一步的中断被禁止，以防止中断嵌套或中断抢占。 - R14_irq寄存器保存当前指令的下一条地址，这样在中断处理完成后，处理器可以回到中断发生前的位置继续执行。 - 如果配置了高异常向量，则程序计数器PC将指向0xffff0018，否则指向0x00000018。这个地址通常存放中断处理程序的入口。 2) 保存现场： - R13_irq寄存器在IRQ模式下用作堆栈指针，用于保存当前上下文，包括通用寄存器、条件标志等，以便在中断处理结束后恢复。 3) 中断处理的第一步： - 处理器跳转到异常向量表执行中断处理程序。异常向量表包含每个异常类型的处理程序入口地址。在ARM架构中，异常向量表的位置可以通过CP15协处理器的c1寄存器中的V位控制。如果V位为0，异常向量表位于0x00000000，如果为1，则位于0xffff0000。 中断处理程序通常会进行以下操作： - 保存更多的寄存器状态，以防止中断处理过程中被修改。 - 锁定中断，避免新的中断打断当前的处理。 - 识别并处理中断源，这可能涉及到读取中断控制器的状态来确定是哪个设备发出的中断请求。 - 执行相应的服务，例如，对设备进行轮询或更新数据缓冲区。 - 解锁中断，允许新的中断进入。 - 恢复现场，从SPSR_irq中恢复CPSR，并从R14_irq恢复程序计数器，然后返回到中断前的指令。 中断处理的效率直接影响系统的实时性和性能。因此，理解并优化中断处理过程对于开发高效、可靠的嵌入式系统至关重要。在ARM Linux系统中，开发者还需要了解中断子系统、中断驱动以及内核的中断处理机制，以确保系统能够正确、有效地响应中断请求。