ARM中断体系结构（以S3C2440为例）

本文参考韦东山嵌入式视频

一、ARM体系CPU工作模式
1、用户模式（usr）
2、快速中断模式(fiq)
3、中断模式(irq)
4、管理模式(svc)
5、数据访问终止模式(abt)
6、系统模式(sys)
7、未定义指令中止模式(und)
①每种工作模式有不同的寄存器：一共有37个32位寄存器（以ARM920T CPU为例，在ARM状态下（ARM体系的CPU有两种工作状态）），

所谓备份寄存器是指当前工作模式下独有的。除了系统模式和用户模式，其他模式下都有自己独立的寄存器。
②有不同的权限 ：配合MMU使用
③有不同的出发条件：例如上电后处于管理模式 发生中断进入irq模式等

二、异常与中断
1、异常
中断是属于异常的一种，发生异常之后，CPU进入异常模式，PC = 异常地址入口（固定地址）如下：

    b   Reset
@ 0x04: 未定义指令中止模式的向量地址               一个地址占32位  所以这里的地址就是4==
HandleUndef:
    b   HandleUndef                                这个一个死循环，表明程序并没有对这种异常进行处理，下面同理
@ 0x08: 管理模式的向量地址，通过SWI指令进入此模式
HandleSWI:
    b   HandleSWI
@ 0x0c: 指令预取终止导致的异常的向量地址
HandlePrefetchAbort:
    b   HandlePrefetchAbort
@ 0x10: 数据访问终止导致的异常的向量地址
HandleDataAbort:
    b   HandleDataAbort
@ 0x14: 保留
HandleNotUsed:
    b   HandleNotUsed
@ 0x18: 中断模式的向量地址
    b   HandleIRQ
@ 0x1c: 快中断模式的向量地址
HandleFIQ:
    b   HandleFIQ


Reset:                      @一上电进入Reset  **上电和复位的时候是管理模式**
    ldr sp, =4096           @ 设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈
    bl  disable_watch_dog   @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
    
    msr cpsr_c, #0xd2       @ 进入中断模式
    ldr sp, =3072           @ 设置中断模式栈指针

    msr cpsr_c, #0xd3       @ 进入管理模式
    ldr sp, =4096           @ 设置管理模式栈指针， **片内内存的顶端**
                            @ 其实复位之后，CPU就处于管理模式，
                            @ 前面的“ldr sp, =4096”完成同样的功能，此句可省略
***************因为中断模式和管理模式的sp(栈指针，r13)是各自独有的sp，所以要对两种模式的sp进行设置*************
**************CPSR寄存器是当前程序状态寄存器,见下面图所示********************************

    bl  init_led            @ 初始化LED的GPIO管脚
    bl  init_irq            @ 调用中断初始化函数，在init.c中  包括对硬件设置（GPIO引脚使能中断） 屏蔽中断寄存器设置 中断优先级设置等
    msr cpsr_c, #0x53       @ 设置I-bit=0，开IRQ中断
    
    ldr lr, =halt_loop      @ 设置返回地址
    ldr pc, =main           @ 调用main函数
halt_loop:
    b   halt_loop

HandleIRQ:
    sub lr, lr, #4                  @ 计算返回地址  处理完这个中断后得返回，要先计算返回地址，以便到时候返回继续执行原有程序
    stmdb   sp!,    { r0-r12,lr }   @ 保存使用到的寄存器
                                    @ 注意，此时的sp是中断模式的sp
                                    @ 初始值是上面设置的3072
    
    ldr lr, =int_return             @ 设置调用ISR即EINT_Handle函数后的返回地址  
    ldr pc, =EINT_Handle            @ 调用中断服务函数，在interrupt.c中
int_return:
    ldmia   sp!,    { r0-r12,pc }^  @ 中断返回, ^表示将spsr的值复制到cpsr

2、中断
中断发生处理流程：
  进入IRQ模式：切换sp寄存器，这个寄存器是IRQ自己的栈寄存器；
  PC= IRQ入口地址
  b HandleIRQ ：
        计算返回到“被中断”处的地址
        保存现场：即一系列寄存器
        调用中断处理函数（C实现）：Ⅰ、分辨中断源INTOFFSET寄存器（对于s3c2440）
                  Ⅱ、处理
                  Ⅲ、清除中断：EINTPEND寄存器 SRCPND 寄存器
        恢复被中断的程序，继续执行
下图是上面代码的中断执行过程图解：