linux arm32中断子系统学习总结（一）— 预备知识

一、预备知识

　　中断处理与cpu体系结构强相关，比如x86处理器与arm处理器对中断的处理方式是不一样的；本文对arm32的中断子系统进行分析，因此首先需要熟悉一些arm32体系结构的知识。

1.1 arm32处理器的运行模式

　　如上表所示，ARM32处理器共有7种运行模式，除用户模式外，其他6种称为特权模式，在特权模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意进行处理器模式切换（在用户模式下，无法进行模式切换）。其中，除系统模式外，其他5种特权模式又称为异常模式。

       处理器模式可以通过软件修改状态寄存器CPSR进行切换，处理器也可以通过响应外部中断，自动修改CPSR寄存器进行工作模式切换。

1.2 arm32处理器的寄存器

　　Arm32处理器每一种运行模式都有一组寄存器，这些寄存器包括15个通用寄存器（R0~R14）、一个或两个状态寄存器以及程序计数器（PC）；在所有的寄存器中，有些是各模式共用的物理寄存器，有些是各模式自己拥有的独立的物理寄存器，因此，在进行模式切换的时候，需要对各模式共用的物理寄存器进行上下文保存，以便现场恢复。各模式下的寄存器如下表所示。

　　一般，R13作为栈指针SP，R14作为lr，存放当前子程序的返回地址。

1.3 中断控制器GIC

       在arm体系结构中，所有的中断都是统一汇聚到中断控制器GIC，然后，由GIC统一处理分发给各个cpu；这个中断控制器GIC是ARM公司设计的，目前有V1~V4这几个版本，本文分析的是GIC-V2。

1.4 arm32处理器异常中断的处理方法

       Arm32处理异常使用异常向量表的机制。针对arm32体系中的7种异常中断（复位、未定义指令、软件中断、指令预取中止、数据访问中止、外部中断请求以及快速中断请求），在内存中需要创建一张异常向量表（异常向量表的存放地址可以通过CP15协处理器的寄存器指定），表的每一项对应一种异常中断的处理函数；那么，当cpu检测到中断发生时，就会自动将处理器的工作模式切换到该异常模式（比如IRQ中断，处理器会自动将CPSR拷贝到SPSR_IRQ，然后，修改CPSR的相应bit，进入IRQ中断模式），然后将程序计数器PC指向对应的异常向量。

参考资料：《ARM体系结构与编程》