轉自：https://blog.csdn.net/zgtzqzg2020/article/details/105294193
一、ARMv7 Cortex-A系列處理器寄存器組介紹及其功能介紹
1. ARMv7 Cortex-A處理器一般共有37寄存器，其中包括:
（1） 31個通用寄存器，包括PC(程序計數器)在內，都是32位的寄存器。
（2） 6個狀態寄存器，都是32位的寄存器。
2. ARMv7 Cortex-A系列處理器的模式
ARMv7 Cortex-A系列處理器共有7種處理器模式分別是：用戶模式(User)、快速中斷模式（FIQ）、普通中斷模式（IRQ）、管理模式（Supervisor SVC）、數據訪問中止模式（Abort）、未定義指令中止模式（Undefined）、系統模式（System）。在每一種處理器模式中有一組相應的寄存器。在任意一種寄存器模式下，可見的寄存器包括15個通用寄存器（R0~R14）、程序計數器（PC）、一個或者兩個狀態寄存器（CPSR、SPSR）。在所有寄存器中，有些是各個模式共用同一個物理寄存器，有些寄存器是各個模式自己擁有獨立的物理寄存器。各種模式下的寄存器組如下入所示。
其中R0~R3主要用於子程序間傳遞參數，R4~R11主要用於保存局部變量， 但在Thumb程序中，通常智能使用R4~R7來保存局部變量；R12（Intra-Procedure-call scratch register，詳細介紹參見"Procedure Call Standard for the ARM Architecture",）用作子程序間的scratch 寄存器，即IP；R13通常用作棧指針，即SP；R14寄存器又被稱為連接寄存器，即LR，用於保存子程序以及中斷的返回地址；R15用作程序計數器（PC），由於ARM采用流水線機制，PC的值當前正在指令地址加8個字節，即PC指向當前指令的下兩條指令地址。CPSR和SPSR都是程序狀態寄存器，其中SPSR是用來保存中斷前的CPSR中的值，一邊在中斷返回后恢復處理器狀態。
3. CPSR寄存器詳解
所有處理器模式下都可訪問當前程序狀態寄存器CPSR。CPSR中包含條件碼標志、中斷禁止位、當前處理器模式以及其他狀態和控制信息。在每種異常模式下都有一個對應的程序狀態寄存器SPSR。當異常出現時，SPSR用於保存CPSR的狀態，以便異常返回后恢復異常發生時的工作狀態。
（1）條件碼標志
程序狀態寄存器CPSR的最高4位N、Z、C、V是條件碼標志。ARM的大多數指令可條件執行，即通過檢測這些條件碼標志來決定程序指令如何執行。
各個標志的含義如下：
N： 在結果有符號的二進制補碼的情況下，如果結果為負數，則N=1；如果為非負數，則N=0.
Z：如果結果為0，則Z=1；如果結果為非零，則Z=0；
C：其設置分一下幾種情況：
（1）對於加法指令（包括比較指令CMN），如果產生進位，則C=1；否則C=0。
（2）對於減法指令（包括比較指令CMP），如果產生借位，則C=0；否則C=1。
（3）對於有移位操作的非法指令，C為移位操作中最后移出位的值。
（4） 對於其他指令，C通常不變。
V：對於加減法指令，在操作數和結果是有符號的整數時，如果發生溢出，則V=1;如果無溢出發生，則V=0;對於其他指令，V通常不發生變化。
（2）控制位的作用在上圖中可以看出來。
4. CPSR與CPSR_c的區別
CPSR有4個8位區域：標志域（F）、狀態域（S）、擴展域（X）、控制域（C）.
C控制域屏蔽字節（CPSR[7：0]）
X擴展域屏蔽字節（CPSR[15：8]）
S狀態域屏蔽字節（CPSR[23：16]）
F標志域屏蔽字節（CPSR[31：24]）
常用於MRS或MSR指令，用於CPSR的值轉移到寄存器或把寄存器的內容加載到CPSR中。如：
MSR CPSR_c ， #0xd3
二、Linux ARMv7 Cortex-A系列處理器中斷向量表處理和代碼分析
1. ARMv7 Cortex-A系列處理器打開關閉irq中斷
ARMv7 Cortex-A系列處理器打開關閉irq中斷是通過改變CPSR寄存器的bit7位完成的。
開啟和關閉當前處理器的本地中斷，會產生中斷信號，但不處理 。
local_irq_disable()關閉中斷指令：cpsid i;
local_irq_enable()開啟中斷指令：cpsie i;
關閉和開啟中斷，不會產生中斷信號。
disable_irq/enable_irq
2. linux系統為了實現異常處理引入了棧幀的概念
-
// arch/arm/include/uapi/asm/ptrace.h
-
/*
-
* This struct defines the way the registers are stored on the
-
* stack during a system call. Note that sizeof(struct pt_regs)
-
* has to be a multiple of 8.
-
*/
-
#ifndef __KERNEL__
-
struct
pt_regs {
-
long uregs[
18];
-
};
-
#endif /* __KERNEL__ */
-
-
#define ARM_cpsr uregs[16]
-
#define ARM_pc uregs[15]
-
#define ARM_lr uregs[14]
-
#define ARM_sp uregs[13]
-
#define ARM_ip uregs[12]
-
#define ARM_fp uregs[11]
-
#define ARM_r10 uregs[10]
-
#define ARM_r9 uregs[9]
-
#define ARM_r8 uregs[8]
-
#define ARM_r7 uregs[7]
-
#define ARM_r6 uregs[6]
-
#define ARM_r5 uregs[5]
-
#define ARM_r4 uregs[4]
-
#define ARM_r3 uregs[3]
-
#define ARM_r2 uregs[2]
-
#define ARM_r1 uregs[1]
-
#define ARM_r0 uregs[0]
-
#define ARM_ORIG_r0 uregs[17]
-
-
-
//arch/arm/kernel/asm-offsets.c
-
DEFINE(S_R0,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r0));
-
DEFINE(S_R1,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r1));
-
DEFINE(S_R2,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r2));
-
DEFINE(S_R3,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r3));
-
DEFINE(S_R4,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r4));
-
DEFINE(S_R5,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r5));
-
DEFINE(S_R6,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r6));
-
DEFINE(S_R7,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r7));
-
DEFINE(S_R8,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r8));
-
DEFINE(S_R9,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r9));
-
DEFINE(S_R10,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_r10));
-
DEFINE(S_FP,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_fp));
-
DEFINE(S_IP,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_ip));
-
DEFINE(S_SP,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_sp));
-
DEFINE(S_LR,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_lr));
-
DEFINE(S_PC,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_pc));
-
DEFINE(S_PSR,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_cpsr));
-
DEFINE(S_OLD_R0,
offsetof(
struct pt_regs, ARM_ORIG_r0));
-
DEFINE(S_FRAME_SIZE,
sizeof(
struct pt_regs));
-
3. ARM異常處理類型和模式
ARM的各種異常類型和每種異常類型處於的處理器模式，如下表所示：
4. ARM中斷處理匯編代碼分析（基於LINUX 4.4.49內核分析）
4.1 arm中斷處理總入口
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
/*
-
*注釋：
-
* 1）ARM架構異常處理向量表起始地址__vectors_start（定義在arch/arm/kernel/vmlinux.lds）.
-
* 2）ARM架構定義7種異常包括中斷、系統調用、缺頁異常等，發生異常時處理器會跳轉到相應入口。
-
* 3）異常向量表的起始位置由CP15協處理器的控制寄存器C1的bit13決定：
-
* v=0，Normal exception vectors, base address 0x00000000. Software can remap this
-
* base address using the VBAR(CP15 C12寄存器)；
-
* v=1，High exception vectors, base address 0xFFFF0000-0xFFFF001C. This base address
-
* is never remapped.
-
* The primary input VINITHI defines the reset value of the V bit.
-
* VINITHI: Controls the location of the exception vectors at reset:
-
* 0 = starts exception vectors at address 0x00000000
-
* 1 = starts exception vectors at address 0xFFFF0000.
-
* This pin is only sampled during reset of the processor
-
*/
-
.section .vectors,
"ax", %progbits
-
__vectors_start:
-
W(b)
vector_rst
-
W
(b) vector_und
-
/*
-
*系統調用入口點：
-
* __vectors_start + 0x1000 = __stubs_start(由arch/arm/kernel/vmlinux.lds鏈接腳本可知)
-
* 此時PC指向系統調用異常的處理入口：vector_swi用戶態通過swi指令產生軟中斷。因為vector_swi系統
-
* 調用異常代碼在（arch/arm/kernel/entry-common.S），其入口地址與異常向量相隔較遠，使用b指令無
-
* 法跳轉過去。b指令只能相對當前PC跳轉 +/-32M范圍）。
-
*/
-
W
(ldr) pc, __vectors_start + 0x1000
-
W
(b) vector_pabt
//取指令異常
-
W
(b) vector_dabt
//數據異常--缺頁異常
-
W
(b) vector_addrexcptn
-
W
(b) vector_irq
//irq中斷異常
-
W
(b) vector_fiq
4.2 以vector_irq為例進行深入分析
vector_irq是通過vector_stub宏定義的，vector_stub宏定義尤為關鍵，ARM任何異常都是通過將r0，lr，spsr保存到異常模式的棧中（每種異常模式都有自己的棧，棧的初始化在cpu_init，見下面分析）， vector_stub通過vector_\name實現其功能。
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
/*
-
*注釋：
-
*當irq發生時，硬件自動完成如下操作：
-
*1. arm在irq模式下有自己的lr寄存器lr_irq、spsr_irq、sp_irq.
-
* r14_irq = lr_irq = address pf next instruction to be executed+4;
-
*2. spsr_irq = cpsr,保存了處理器當前的狀態，中斷屏蔽位以及各種條件標志位,保存后cpsr會切換到
-
* irq模式。
-
*3. cpsr[4 ：0] = 0b10010，設置arm為irq模式
-
*4. cpsr[5] = 0，arm狀態執行
-
*5. cpsr[7] = 1，禁止irq
-
*6. pc = 0xffff0018(High exception vectors，取決於CP15協處理器的C1寄存器的配置，參看上面的分
-
* 析), 將pc值設置成異常中斷的中斷向量地址，即vectot_irq.
-
*/
-
/*
-
* Interrupt dispatcher
-
*/
-
vector_stub irq, IRQ_MODE,
4
-
-
.
long __irq_usr @
0 (USR_26 / USR_32) 從用戶態下進入的irq，執行__irq_usr代碼
-
.
long __irq_invalid @
1 (FIQ_26 / FIQ_32)
-
.
long __irq_invalid @
2 (IRQ_26 / IRQ_32)
-
.
long __irq_svc @
3 (SVC_26 / SVC_32) 從內核態下進入的irq，執行__irq_svc代碼
-
.
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
sp在不同的模式下有不同寄存器，在cpu_init中進行初始化。
-
/* arch/arm/kernel/setup.c
-
* cpu_init - initialise one CPU.
-
*
-
* cpu_init sets up the per-CPU stacks.
-
*/
-
void notrace cpu_init(void)
-
{
-
#ifndef CONFIG_CPU_V7M
-
unsigned
int cpu =
smp_processor_id();
-
struct
stack *stk = &stacks[cpu];
-
-
if (cpu >= NR_CPUS) {
-
pr_crit(
"CPU%u: bad primary CPU number\n", cpu);
-
BUG();
-
}
-
/*
-
* This only works on resume and secondary cores. For booting on the
-
* boot cpu, smp_prepare_boot_cpu is called after percpu area setup.
-
*/
-
set_my_cpu_offset(
per_cpu_offset(cpu));
-
cpu_proc_init();
-
-
/*
-
* Define the placement constraint for the inline asm directive below.
-
* In Thumb-2, msr with an immediate value is not allowed.
-
*/
-
#ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL //此宏為定義
-
#define PLC "r"
-
#else
-
#define PLC "I" //表示是立即數，其他定義可以查看GCC ARM C語言嵌入匯編語法
-
#endif
-
/*
-
* setup stacks for re-entrant exception handlers
-
* 修改幾種模式下的sp指向struct stack結構體類型變量stacks中定義的各個變量，每種模式下的棧為3個字
-
*/
-
__asm__ (
-
"msr cpsr_c, %1\n\t"
//msr cpsr_c,(PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|IRQ_MODE)切換為irq模式
-
"add r14, %0, %2\n\t"
//r14 = r +offset(struct stack, irq[0])
-
"mov sp, r14\n\t"
-
"msr cpsr_c, %3\n\t"
//msr cpsr_c,(PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|ABT_MODE)切換為abt模式
-
"add r14, %0, %4\n\t"
//r14 = r +offset(struct stack, abt[0])
-
"mov sp, r14\n\t"
-
"msr cpsr_c, %5\n\t"
//msr cpsr_c,(PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|UND_MODE)切換為und模式
-
"add r14, %0, %6\n\t"
//r14 = r +offset(struct stack, und[0])
-
"mov sp, r14\n\t"
-
"msr cpsr_c, %7\n\t"
//msr cpsr_c,(PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|FIQ_MODE)切換為fiq模式
-
"add r14, %0, %8\n\t"
//r14 = r +offset(struct stack, fiq[0])
-
"mov sp, r14\n\t"
-
"msr cpsr_c, %9"
//msr cpsr_c,(PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|FIQ_MODE)切換為svc模式
-
:
-
:
"r" (stk),
-
PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE),
-
"I" (
offsetof(
struct stack, irq[
0])),
-
PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE),
-
"I" (
offsetof(
struct stack, abt[
0])),
-
PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE),
-
"I" (
offsetof(
struct stack, und[
0])),
-
PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | FIQ_MODE),
-
"I" (
offsetof(
struct stack, fiq[
0])),
-
PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE)
-
:
"r14");
-
#endif
-
}
-
-
-
//arch/arm/kernel/setup.c
-
struct
stack {
-
u32 irq[
3];
-
u32 abt[
3];
-
u32 und[
3];
-
u32 fiq[
3];
-
} ____cacheline_aligned;
-
#ifndef CONFIG_CPU_V7M
-
static
struct
stack stacks[NR_CPUS];
-
#endif
-
-
-
//arch/arm/include/uapi/asm/ptrace.h
-
#define USR26_MODE 0x00000000
-
#define FIQ26_MODE 0x00000001
-
#define IRQ26_MODE 0x00000002
-
#define SVC26_MODE 0x00000003
-
#define USR_MODE 0x00000010
-
#define FIQ_MODE 0x00000011
-
#define IRQ_MODE 0x00000012
-
#define SVC_MODE 0x00000013
-
#define ABT_MODE 0x00000017
-
#define UND_MODE 0x0000001b
-
#define SYSTEM_MODE 0x0000001f
-
#define MODE32_BIT 0x00000010
-
#define MODE_MASK 0x0000001f
-
#define PSR_T_BIT 0x00000020
-
#define PSR_F_BIT 0x00000040
-
#define PSR_I_BIT 0x00000080
-
#define PSR_A_BIT 0x00000100
-
#define PSR_E_BIT 0x00000200
-
#define PSR_J_BIT 0x01000000
-
#define PSR_Q_BIT 0x08000000
-
#define PSR_V_BIT 0x10000000
-
#define PSR_C_BIT 0x20000000
-
#define PSR_Z_BIT 0x40000000
-
#define PSR_N_BIT 0x80000000
vector_stub宏定義的分析如下：
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
/*
-
*注釋：
-
*1. 該接口負責保存異常發生前一時刻cpu寄存器到異常模式的棧中，保存r0，lr，spsr寄存器的值到
-
* sp_dabt或sp_irq上。
-
*2. 此時的sp是異常狀態下的sp，這個棧只有12byte大小，在cpu_init()中初始化。
-
*3. arm在irq/svc/abort幾種模式下sp是不能共用的。
-
*4. 此時lr中保存的實際上是異常的返回地址，異常發生，切換到svc模式后，會將lr保存到svc模式棧中
-
* （pt_reg->pc）,最后從異常返回時再將pt_reg->pc加載如arm寄存器pc中，實現異常返回。本函數只是
-
* 其中一個步驟，即為將異常發生時刻lr保存到svc模式棧中（pt_reg->pc）做准備。
-
*5. spsr是異常發生那一刻（即進入異常模式前是什么模式）的cpsr狀態，如內核態下發生中斷，則spsr是
-
* svc模式下10011，如用戶態下發生中斷，則spsr是user模式10000。
-
*6. 此時cpu正處於異常狀態（如中斷），此時cpsr為10010。
-
*7. 要進行真正的異常處理，需要退出異常模式進入svc模式。
-
*/
-
/*
-
* Vector stubs.
-
*
-
* This code is copied to 0xffff1000 so we can use branches in the
-
* vectors, rather than ldr's. Note that this code must not exceed
-
* a page size.
-
*
-
* Common stub entry macro:
-
* Enter in IRQ mode, spsr = SVC/USR CPSR, lr = SVC/USR PC
-
* * SP points to a minimal amount of processor-private memory, the address
-
* of which is copied into r0 for the mode specific abort handler.
-
*/
-
.macro vector_stub, name, mode, correction=
0
-
.align
5
//強制對齊32字節對齊
-
vector_\name:
-
.
if \correction
-
/*
-
*需要調整返回值，對應irq異常將lr減去4，因為異常發生時，arm將pc地址+4賦值給了lr。
-
*/
-
sub lr, lr, #\correction
-
.endif
-
-
@
-
@ Save r0,
lr_<exception> (parent PC)
and spsr_<exception>
-
@ (parent CPSR)
-
@
-
/*
-
*1. spsr中保存異常發生時刻的cpsr。
-
*2. 此時的棧sp是異常時（irq mode或abt mode）的棧sp和svc mode里的棧sp不同。
-
*3. save r0，lr；將r0和lr保存到異常模式的棧上[sp] = r0；[sp+4] = lr_irq;
-
* stmia sp,{r0, lr}沒有sp!，因此sp不變。
-
*4. r0也要入棧，r0用作傳遞參數（異常狀態下的sp）。
-
*/
-
stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr
-
mrs lr, spsr
//得到異常發生時所處模式得信息
-
/*
-
*將spsr保存到異常模式的棧上[sp+8]=spsr_irq=lr
-
*/
-
str lr, [sp, #
8] @ save spsr
-
-
@
-
@ Prepare
for SVC32 mode. IRQs remain disabled.
-
@
-
/*
-
*cpsr中保存的是異常模式：如irq 10010；dabt 10111
-
*/
-
mrs r0, cpsr
-
/*
-
*1. dabt處理時，r0=r0^(0x17^0x13)=r0^0x4,bit3取反之后10011變為svc模式；
-
*2. irq處理時:r0=10010=r0^(0x12^0x13)=r0^0x1=10011變為svc模式
-
*/
-
eor r0, r0, #(\mode ^ SVC_MODE | PSR_ISETSTATE)
-
msr spsr_cxsf, r0
-
-
@
-
@ the branch table must immediately follow
this code
-
@
-
and lr, lr, #
0x0f
//用戶態(user mode)lr=0;內核態(svn mode)lr=3;
-
THUMB( adr r0,
1f )
-
THUMB( ldr lr, [r0, lr, lsl #
2] )
-
-
/*
-
*r0=sp;
-
*注意:
-
*1. 此時r0中保存了異常狀態下sp棧地址，這個棧上保存了r0,lr(異常返回地址)，spsr(異常發生時，cpu
-
* 的狀態，當然異常返回時需要恢復該狀態)
-
*2. 之后的函數會把r0中保存的異常模式的sp上信息，加載到svc模式下的sp棧上。異常處理返回時再將svc
-
* mode 的棧加載到arm寄存器上。
-
*/
-
mov r0, sp
-
-
/*
-
*lr中保存發生異常時arm的cpsr狀態到spsr
-
*1. usr模式發生異常則lr=10000&0x0f；lr=pc+lr<<2 pc+0時執行 __irq_usr;
-
*2. svc模式發生異常則lr=10011&0x0f；lr=pc+lr<<2 pc+12時執行 __irq_svc
-
*/
-
ARM( ldr lr, [pc, lr, lsl #
2] )
-
-
/* movs中s表示把spsr恢復給cpsr，上面可知spsr保存的是svc模式，不過此時中斷還是關閉的
-
* 異常處理一定要進入svc模式原因：
-
*（1）異常處理一定要PL1特權級。
-
*（2）使能嵌套中斷。
-
* 如果一個中斷模式（例如用戶態發生中斷，arm從usr進入irq模式）中重新允許中斷，
-
* 且這個中斷模式中使用了bl指令，bl會把pc放到lr_irq中，這個地址會被當前模式下產生的中斷破壞
-
* 這種情況下中斷無法返回。所以為了避免這種情況，中斷處理過程應該切換到svc模式，bl指令可以把
-
* pc(即子程序返回地址)保存到lr_svc.
-
*/
-
movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode
-
ENDPROC(vector_\name)
vector_irq完整代碼 （vector_stub irq, IRQ_MODE, 4）
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
vector_irq:
-
sub lr, lr,
4
-
stmia sp, {r0, lr} @ save r0, lr
-
mrs lr, spsr
-
str lr, [sp, #
8] @ save spsr
-
mrs r0, cpsr
//讀取現在cpsr寄存器，
-
eor r0, r0, #
1
//r0的第0位翻轉，在cpsr的模式M定義 usr：0b10000; svc:0b10011;
-
msr spsr_cxsf, r0
//r0寄存器寫入spsr
-
/*
-
*異常發生時cpsr被保存到irq模式下的spsr中，在mrs lr, spsr中將spsr保存到lr中,
-
*因為linux用戶態處於usr模式，內核態處於svc模式，這兩種模式在cpsr模式控制域M中只有最低兩位不同，
-
*得到低四位，就可以判斷進入異常前處於usr模式還是svc模式，從判斷是執行下面的__irq_usr還是
-
*__irq_svc
-
*/
-
and lr, lr, #
0x0f
-
-
-
mov r0, sp
-
ldr lr, [pc, lr, lsl #
2]
-
movs pc, lr @ branch to handler in SVC mode
//發生條狀，進入svc模式
-
-
.
long __irq_usr @
0 (USR_26 / USR_32) 從用戶態下進入的irq，執行__irq_usr代碼
-
.
long __irq_invalid @
1 (FIQ_26 / FIQ_32)
-
.
long __irq_invalid @
2 (IRQ_26 / IRQ_32)
-
.
long __irq_svc @
3 (SVC_26 / SVC_32) 從內核態下進入的irq，執行__irq_svc代碼
-
.
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
從用戶態進入irq中斷執行的是irq_usr代碼
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
//此時arm處於svc模式執行下面代碼
-
__irq_usr:
-
usr_entry
-
kuser_cmpxchg_check
-
irq_handler
//irq處理函數
-
get_thread_info tsk
-
mov why, #
0
-
b ret_to_user_from_irq
//中斷處理完成返回
-
UNWIND(.fnend )
-
ENDPROC(__irq_usr)
/*
-
* User mode handlers
-
*
-
* EABI note: sp_svc is always 64-bit aligned here, so should S_FRAME_SIZE
-
*/
-
#if defined(CONFIG_AEABI) && (__LINUX_ARM_ARCH__ >= 5) && (S_FRAME_SIZE & 7)
-
#error "sizeof(struct pt_regs) must be a multiple of 8"
-
#endif
-
-
.macro usr_entry, trace=
1, uaccess=
1
-
UNWIND(.fnstart )
-
UNWIND(.cantunwind ) @ don
't unwind the user space
-
/*
-
*arch/arm/kernel/asm-offsets.c中定義DEFINE(S_FRAME_SIZE,sizeof(struct pt_regs))
-
*S_FRAME_SIZE=72
-
*/
-
sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE
-
-
/*
-
*注釋：
-
*stmib r0!,{r1,r2} 將r1,r2的值保存到r0指向的存儲單元中（r0自動加4）
-
*將r1-r12全部入棧，因為沒有!號所以入完棧后sp不變化，因為r1-r12在所有模式下是一組，
-
*此時r1-r12里的值還是進入irq中斷時的值，將這些值保存到svc模式下的棧中
-
*/
-
ARM( stmib sp, {r1 - r12} )
-
THUMB( stmia sp, {r0 - r12} )
-
/*
-
*注釋：（cortex_a8_r3p2.pdf Cortex™-A8 Technical Reference Manual）
-
*To access the Control Register, read or write CP15 with:
-
*MRC p15, 0, <Rd>, c1, c0, 0 ; Read Control Registe
-
*/
-
ATRAP( mrc p15,
0, r7, c1, c0,
0)
-
-
/*
-
*注釋：
-
*.LCcralign:
-
* .word cr_alignment
-
*/
-
ATRAP( ldr r8, .LCcralign)
-
/*
-
*注釋：
-
*ldmia r0!,{r1,r2} 將r0指向的單元中的數據讀出到r1,r2中（r0自動加4）
-
*因r0為irq模式時sp的值，所以就是將irq模式下sp棧的內容保存到r3、r4、r5中，其中的內容irq異常發生
-
*時r0、lr、cpsr。
-
*/
-
ldmia r0, {r3 - r5}
-
add r0, sp, #S_PC @ here
for interlock avoidance
-
mov r6, #
-1 @
""
""
""
""
-
-
str r3, [sp] @ save the
"real" r0 copied
-
@ from the exception stack
-
-
ATRAP( ldr r8, [r8, #
0])
-
@
-
@ We are now ready to fill in the remaining blanks on the stack:
-
@
-
@ r4 - lr_<exception>, already fixed up
for correct
return/restart
-
@ r5 - spsr_<exception>
-
@ r6 -
orig_r0 (see pt_regs definition in ptrace.h)
-
@
-
@ Also, separately save sp_usr
and lr_usr
-
@
-
stmia r0, {r4 - r6}
-
ARM( stmdb r0, {sp, lr}^ )
-
THUMB( store_user_sp_lr r0, r1, S_SP - S_PC )
-
-
.
if \uaccess
-
uaccess_disable ip
-
.endif
-
-
@ Enable the alignment trap
while in kernel mode
-
ATRAP( teq r8, r7)
-
ATRAP( mcrne p15,
0, r8, c1, c0,
0)
-
@
-
@ Clear FP to mark the first stack frame
-
@
-
zero_fp
-
.
if \trace
-
#ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
-
bl trace_hardirqs_off
-
#endif
-
ct_user_exit save =
0
-
.endif
-
.endm
-
-
.macro kuser_cmpxchg_check
-
#if !defined(CONFIG_CPU_32v6K) && defined(CONFIG_KUSER_HELPERS)
-
#ifndef CONFIG_MMU
-
#warning "NPTL on non MMU needs fixing"
-
#else
-
@ Make sure our user space atomic helper is restarted
-
@
if it was interrupted in a critical region. Here we
-
@ perform a quick test
inline since it should be
false
-
@
99.9999% of the time. The rest is done out of line.
-
cmp r4, #TASK_SIZE
-
blhs kuser_cmpxchg64_fixup
-
#endif
-
#endif
-
.endm
irq_handler 宏為中斷處理的關鍵部分，從這里會進入C語言編寫的代碼，進入linux對中斷的通用處理框架里。
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
/*
-
*注釋：
-
*宏CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER在.config中有定義，會將handle_arch_irq里的值賦值給pc去執行。
-
*給handle_arch_irq請看后面的C語言階段分析
-
*/
-
/*
-
* Interrupt handling.
-
*/
-
.macro irq_handler
-
#ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER
-
ldr r1, =handle_arch_irq
-
mov r0, sp
-
badr lr,
9997f
-
ldr pc, [r1]
//進入C語言階段的中斷處理
-
#else
-
arch_irq_handler_default
-
#endif
-
9997:
-
.endm
-
-
-
//arch/arm/kernel/entry-armv.S
-
#ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER
-
.globl handle_arch_irq
-
handle_arch_irq:
-
.space
4
-
#endif
以上分析是linux對於armv架構中斷通用處理的代碼，該部分代碼跟arm架構緊密相關，此部分匯編代碼在中斷發生時執行。
下篇文章分析Linux系統在啟動階段對中斷向量表的搬移。
【作者】陳金
【出處】https://www.cnblogs.com/yifeichongtian2021/
【博客園】https://www.cnblogs.com/yifeichongtian2021/
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