GNU ARM汇编--(四)中断汇编之非嵌套中断处理

在写这篇blog之前,不得不感慨一句:纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行.作为EE出身的,虽然好久好久没用汇编写单片机的中断了,但自我感觉对中断的理解还是比较深入的,本以为在GNU ARM汇编下搞个中断会很容易,谁知道断断续续花了我几周.完全用汇编写中断和用c中的_irq写中断还是有区别的,谁用谁知道.还是那句话:深入细节是必须的,也是值得的.

        这一篇blog的理论知识主要来源于:《ARM System Developer's Guide》.

        ARM的异常和相应的模式之间的对应关系见下表:

当一个异常导致模式的改变时,内核自动地:

1、把cpsr保存到相应模式下的spsr

2、把pc保存到相应模式下的lr

3、设置cpsr为相应异常模式

4、设置pc为相应异常处理程序的入口地址

从异常中断处理程序返回包含下面两个操作:

1、从spsr_mode中恢复内容到cpsr中

2、从lr_mode中恢复内容到pc中,返回到异常中断的指令的下一条政令处执行.

上面刚提到了异常发生时内核的一些动作,那对与IRQ或者FIQ而言,还多一项变化:禁用相关的中断IRQ或FIQ,禁止同类型的其他中断被触发.

 对于最简单的非嵌套中断处理的处理流程如下:

下面给出汇编代码:

 

/*
simple interruption
copyleft@[email protected]
*/

.equ   NOINT, 0xc0
.equ    WTCON,  0x53000000
.equ    GPBCON, 0x56000010      @led
.equ    GPBDAT, 0x56000014      @led
.equ   GPBUP,        0x56000018    @led
.equ    GPFCON, 0x56000050      @interrupt config
.equ    EINTMASK, 0x560000a4
.equ    EXTINT0,  0x56000088
.equ    EXTINT1,  0x5600008c
.equ    EXTINT2,  0x56000090
.equ    INTMSK,  0x4A000008
.equ   EINTPEND,     0x560000a8

.equ   INTSUBMSK,    0X4A00001C

.equ   SRCPND,   0X4A000000
.equ   INTPND,   0X4A000010

.global _start
_start:     b   reset
        ldr     pc, _undefined_instruction
        ldr     pc, _software_interrupt
        ldr pc, _prefetch_abort
        ldr pc, _data_abort
        ldr pc, _not_used
        @b  irq
        ldr     pc, _irq
        ldr     pc, _fiq



_undefined_instruction:     .word undefined_instruction
_software_interrupt:        .word software_interrupt
_prefetch_abort:        .word prefetch_abort
_data_abort:            .word data_abort
_not_used:          .word not_used
_irq:               .word irq
_fiq:               .word fiq

.balignl 16,0xdeadbeef

reset:


    ldr     r3, =WTCON
    mov r4, #0x0
    str r4, [r3]    @ disable watchdog

    ldr r0, =GPBCON
    ldr r1, =0x15400
    str r1, [r0]

    ldr r2, =GPBDAT
    ldr r1, =0x160
    str r1, [r2]

    bl delay


    msr cpsr_c, #0xd2 @进入中断模式
    ldr sp, =3072 @中断模式的栈指针定义

    msr cpsr_c, #0xdf @进入系统模式
    ldr sp, =4096 @设置系统模式的栈指针




@--------------------------------------------

    ldr r0, =GPBUP
    ldr r1, =0x03f0
    str r1, [r0]



    ldr r0, =GPFCON
    ldr r1, =0x2ea@0x2
    str r1, [r0]

    ldr r0, =EXTINT0
    ldr r1, =0x8f888@0x0@0x8f888      @~(7|(7<<4)|(7<<8)|(7<<16))
    str r1, [r0]

    ldr r0, =EINTPEND
    ldr r1, =0xf0@0b10000
    str r1, [r0]

    ldr r0, =EINTMASK
    ldr r1, =0x00@0b00000
    str r1, [r0]



    ldr r0, =SRCPND
    ldr r1, =0xff@0x1@0b11111
    str r1, [r0]

    ldr r0, =INTPND
    ldr r1, =0xff@0x1@0b11111
    str r1, [r0]

    ldr r0, =INTMSK
    ldr r1, =0xffffff00@0b00000
    str r1, [r0]

    MRS r1, cpsr
    BIC r1, r1, #0x80
    MSR cpsr_c, r1


    bl     main

irq:
    sub     lr,lr,#4
    stmfd   sp!,{r0-r12,lr}
    bl irq_isr
    ldmfd  sp!,{r0-r12,pc}^



irq_isr:



    ldr r2, =GPBDAT
    ldr r1, =0x0e0
    str r1, [r2]


         ldr r0,=EINTPEND
         ldr r1,=0xf0
         str r1,[r0]

    ldr r0, =SRCPND
    ldr r1, =0x3f@0b11111
    str r1, [r0]



    ldr r0, =INTPND
    ldr r1, =0x3f@0b11111
    str r1, [r0]



    mov pc,lr


delay:

    ldr r3,=0xffff

delay1:
    sub r3,r3,#1

    cmp r3,#0x0

    bne delay1

    mov pc,lr




main:
ledloop:

    ldr r1,=0x1c0
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x1a0
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x160
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x0e0
    str r1,[r2]
    bl delay


    b ledloop




undefined_instruction:
            nop
software_interrupt:
            nop
prefetch_abort:
            nop
data_abort:
            nop
not_used:
            nop
fiq:
            nop

lds文件:

 

 

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)

SECTIONS{
    . = 0x00000000;
    .text : {
        *(.text)
        *(.rodata)
    }

    .data ALIGN(4): {
        *(.data)
    }

    .bss ALIGN(4): {
        *(.bss)
    }
}

makefile:

 

 

CROSS =  arm-linux-
CFLAGS = -nostdlib

int.bin: start.S
    ${CROSS}gcc $(CFLAGS) -c -o start.o start.S
    ${CROSS}ld -Tint.lds start.o  -o int.elf
#   ${CROSS}ld -Ttext-segment 0x30000000 start.o  -o int.elf
    ${CROSS}objcopy -O binary -S int.elf int.bin
#   rm -f  *.o


clean:
    rm -f *.elf *.o
    rm -f int.bin

 

该程序实现的流水灯,然后四个按键可以实现外部中断.

代码中值得注意的地方有几点:

1、lds文件中的地址配为0x00000000,因为程序是download到nandflash中运行的.最开始这里写的是0x30000000,那在异常向量表中:

        @b    irq
        ldr     pc, _irq

就出现了一个问题:只能用b irq跳转,无法用ldr pc, _irq跳转.当时就觉得奇怪,找了半天原因.后来才知道b跳转和用ldr伪指令只有区别的:

b是位置无关的,ldr不是位置无关的

b的范围只能是前后16M,总共32M,而ldr是4G

ldr的跳转是根据_irq:                .word irq的值,这个值是链接的时候确定的,也就是与链接地址相关.

所以在lds中链接地址改为0x00000000后,b和ldr都是正确的.

具体可以用dump看一下实际效果:

当lds中是0x30000000时,arm-linux-objdump -d int.elf结果如下:

30000000 <_start>:
30000000:    ea00000e     b    30000040 <reset>
30000004:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30000020 <_undefined_instruction>
30000008:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30000024 <_software_interrupt>
3000000c:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30000028 <_prefetch_abort>
30000010:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 3000002c <_data_abort>
30000014:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30000030 <_not_used>
30000018:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30000034 <_irq>
3000001c:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30000038 <_fiq>

而lds中是0x00000000时，dump的结果如下:

00000000 <_start>:
   0:    ea00000e     b    40 <reset>
   4:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 20 <_undefined_instruction>
   8:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 24 <_software_interrupt>
   c:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 28 <_prefetch_abort>
  10:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 2c <_data_abort>
  14:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 30 <_not_used>
  18:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 34 <_irq>
  1c:    e59ff014     ldr    pc, [pc, #20]    ; 38 <_fiq>

解决了这第一个问题,总算可以用ldr跳入中断向量了.

2、中断处理程序的写法:

 

irq:
    sub     lr,lr,#4
    stmfd   sp!,{r0-r12,lr}
    bl irq_isr
    ldmfd  sp!,{r0-r12,pc}^

值得注意的是ldmfd  sp!,{r0-r12,pc}^ 会自动的从spsr_irq中恢复到cpsr中.

 

stmfd等价于stmdb,ldmfd等价于ldmia.因为arm使用FD(向低地址整长的满栈),所以堆栈处理都用fd的后缀即可.

3、记得在中断处理程序中清除中断,不然的话会一直响应那个中断.

                                                                                                             转载于：blog.csdn.net/dndxhej