時(shí)間：2019-05-25 00:00:00
來源：信盈達(dá)
作者：信盈達(dá)
幾天前一個(gè)學(xué)生問我ARM中斷嵌套的問題，我才發(fā)現(xiàn)原來在我心中理所當(dāng)然的事對學(xué)生來說理解實(shí)屬不易。
ARM有七種模式，我們這里只討論SVC、IRQ和FIQ模式。
我們可以假設(shè)ARM核心有兩根中斷引腳（實(shí)際上是看不見的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin。在ARM的cpsr中，有一個(gè)I位和一個(gè)F位，分別用來禁止IRQ和FIQ。
先不說中斷控制器，只說ARM核心。正常情況下，ARM核都只是機(jī)械地隨著pc的指示去做事情，當(dāng)CPSR中的I和F位為1時(shí)，IRQ和FIQ全部處于禁止?fàn)顟B(tài)。無論你在irq pin和fiq pin上面發(fā)什么樣的中斷信號，ARM不會理你，你根本不能打斷它，因?yàn)樗岸@”，"眼瞎"了。
當(dāng)I位和F位為0時(shí)，irq pin上有中斷信號過來時(shí)，就會打斷arm的當(dāng)前工作，并且切換到IRQ模式下，跳到相應(yīng)的異常向量表（vector)位置去執(zhí)行代碼。這個(gè)過程是自動的，但是返回到被中斷打斷的地方就得您親自動手。
當(dāng)你跳到異常向量表，處于IRQ的模式的時(shí)候，此時(shí)如果irq pin上面又來中斷信號，此時(shí)ARM是不會理你的，irq pin就像秘書，ARM核心就像老板，老板本來在做事，然后來了一個(gè)客戶，秘書打斷它，讓客戶進(jìn)去。而此時(shí)再來一個(gè)客戶，要么秘書不斷去敲門問，要么客戶走人。老板第一個(gè)客戶沒有會見完，不會理你。
但是有一種情況例外，當(dāng)ARM處在IRQ模式，這個(gè)時(shí)候fiq pin來了一個(gè)中斷信號，fiq pin是什么？快速中斷，好比公安局的來查刑事案件，才不管老板是不是在會見客戶，直接打斷，進(jìn)入到fiq模式，跳到相應(yīng)的fiq的異常向量表處去執(zhí)行代碼。那如果當(dāng)ARM處理FIQ模式，fiq pin又來中斷信號，也就是又一批公安來了，那沒戲，都是執(zhí)法人員，你打不斷我。如果此時(shí)irq pin來了呢？來了也不理，正在辦案，還敢來妨礙公務(wù)。
所以得出一個(gè)結(jié)論： IRQ模式只能被FIQ模式打斷，F(xiàn)IQ模式下誰也打不斷。
在打不斷的情況下，irq pin 或fiq pin隨便你怎么發(fā)中斷信號，都是白發(fā)。
所以除了fiq能打斷irq以外，根本沒有所謂中斷嵌套的情況。
但是再怎么說irq pin 和fiq pin加起來也就2根引腳，這么多中斷源，怎么辦呢？不可能誰來了都直接敲門吧。
接下來該說誰來給irq pin或者 fiq pin發(fā)信號。從上文可以看到，可能是老板客戶，也可能是公安。在ARM中，這個(gè)事情由中斷控制器管理。
拿最簡單的2410/2440的中斷控制器舉例，中斷控制器加一個(gè)子中斷控制器，還有一個(gè)外部中斷控制器管理了50多個(gè)中斷資源，說穿了有50多個(gè)腳。這些腳除了外部中斷都是規(guī)定了功能的，比如WDT、LCD、DMA等，這個(gè)功能不能改，因?yàn)?410/2440內(nèi)部硬件連線已經(jīng)決定了。
當(dāng)WDT和DMA中斷都到來時(shí)，會被送到SRCPND寄存器中，兩個(gè)中斷都在里面，到底把哪一個(gè)送給ARM呢？這個(gè)時(shí)候先看INTMOD，也就是中斷模式寄存器：哪個(gè)中斷被設(shè)置成快速中斷，哪個(gè)就被送上去；如果兩個(gè)都被設(shè)置為快速中斷呢？這不可能，因?yàn)?/span>同一時(shí)間只能有一個(gè)中斷可以被設(shè)成快速中斷。所以，如果有快速中斷，這個(gè)時(shí)候直接給fiq pin發(fā)中斷信號，打斷ARM。
要是沒有快速中斷呢，這個(gè)時(shí)候就看INTMSK，看WDT和DMA有沒有被屏蔽，如果DMA在INTMSK被屏蔽，只有WDT繼續(xù)向上送，如果都沒有屏蔽，那么他們兩個(gè)同時(shí)進(jìn)入優(yōu)先級寄存器PRIORITY，在這里根據(jù)優(yōu)先級設(shè)置，一定會分出一個(gè)高一個(gè)低的優(yōu)先級出來，優(yōu)先級高的那個(gè)被送到INTPND寄存器，所以INTPND隨時(shí)隨地有且只有一個(gè)中斷在里面。只要INTPND里面有中斷，irq pin就不會一直不斷給ARM發(fā)中斷信號，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)的時(shí)候，中斷了ARM，這個(gè)時(shí)候ARM進(jìn)入相應(yīng)的異常向量并處于IRQ模式。
此時(shí)，INTPND仍然不斷的通過irq pin向ARM發(fā)中斷信號，但是此時(shí)ARM已經(jīng)處于IRQ模式，不會理睬你。當(dāng)你中斷處理完，要退出IRQ模式，這個(gè)時(shí)候要小心，如果退出IRQ模式之前不清除INTPND里面的中斷位，剛退出IRQ模式，又會被中斷，因?yàn)镮NTPND一直在發(fā)中斷信號。所以在退出IRQ模式前一定要清除INTPND里面的中斷位。
光清除INTPND里面的位還不行，因?yàn)镾RCPND里面WDT和DMA的中斷在，當(dāng)你剛清除完INTPND，結(jié)果SRCPND里面又選了一個(gè)中斷出來送到INTPND里面。所以正確的處理方法是退出IRQ模式之前，先清除SRCPND里相應(yīng)的中斷位，再清除INTPND里相應(yīng)的位。請注意，SRCPND里面可能有多個(gè)位，所以清除你已處理過的中斷就行，而INTPND里面只可能有一位，直接清掉即可。
再說說Linux的情況。Linux不用FIQ，只用到了IRQ。但是我們有時(shí)候一個(gè)中斷需要處理很長時(shí)間，我們需要占用IRQ模式那么長的時(shí)間嗎？不需要，linux在IRQ模式下只是簡單的記錄是什么中斷，馬上切換回SVC模式，換句話說，linux的中斷處理都是在SVC模式下處理的。
那么中斷號是怎么來的呢？它在ARM上固定死了，相應(yīng)的中斷號只有一個(gè)辦法得到：查詢irqs.h 。先用一個(gè)中斷號注冊一個(gè)中斷處理程序，當(dāng)中斷發(fā)生的時(shí)候，Linux怎么知道是我這個(gè)中斷號發(fā)生的中斷呢？在處理中斷的時(shí)候，先讀取INTPND，根據(jù)需要再讀取EINTPEND或SUBSRCPND計(jì)算出一個(gè)中斷號，相應(yīng)的處理算法在get_irq_nr_base這個(gè)宏中。irqs.h中的中斷號就是根據(jù)這個(gè)算法把每個(gè)中斷號算出來的。
