目錄
- 一.中斷的了解
- 二.單片機的中斷
- 三.ARM的異常中斷
- ARM工作模式&&異常中斷&&中斷向量表
- 進入中斷和退出中斷的操作
- 中斷異常服務程式
- 中斷控制器
- 四.Linux的中斷
- 中斷、異常、系統調用
- Kernel的中斷處理機制
- 中斷下半部的實作
- 五.中斷作為計算機系統中必要的存在
中斷是指CPU在執行過程中，出現了突發事件，CPU必須暫停目前程式的運作，保持現場，轉而處理突發事件，處理完畢之後，恢複現場繼續執行。
中斷按照來源可以分為：
- 内部中斷：來自CPU内部，通常由軟體中斷指令和一些異常錯誤觸發
- 外部中斷：來自CPU外部，通常由外設觸發，經由中斷控制器轉發請求到CPU，然後進行處理
在玩單片機的時候，中斷用的最多的就是外設觸發中斷了基本就是：
- 中斷源的優先級與打開使能中斷通道
- 綁定EXIT與GPIO，配置中斷觸發方式，引腳是浮空輸入
- 編寫中斷服務程式
這個階段對中斷的了解還停留在：外設觸發中斷、CPU響應中斷、執行中斷服務程式。
STM32-中斷詳解
在ARM的學習過程中，對異常中斷又有了更深入的了解，涉及到ARM的工作模式、異常中斷、中斷向量表、環境儲存與恢複等
ARM-異常中斷處理
從ARM的工作模式到異常中斷：
以及ARM的中斷向量表，一般是32Bytes，一個異常中斷占4Bytes，一般是一個跳轉指令：
其中，中斷優先級的劃分如下：
可以看出：
- 複位就是直接去0x0000_0000位址執行
- FIQ放在中斷向量表最後面，可以直接在中斷向量表後編寫FIQ處理程式，呼應了快速中斷
- FIQ的優先級比IRQ高，可以打斷IRQ
- 系統調用就是利用SWI（軟體中斷）進行處理的
- 将下一條指令位址儲存在lr寄存器中，具體是pc+4還是pc+8取決于異常的種類
- 将目前的CPSR拷貝到對應的SPSR
- 根據異常修改CPSR的值
- 根據向量表跳轉到中斷處理程式執行，在中斷處理程式中進行環境儲存與恢複
退出異常中斷時的情況：
- 将lr寄存器減去相應的偏移，指派給pc
- 将SPSR中的值指派給CPSR
- 清除中斷标志位（如果在進入中斷是設定了）
中斷中斷服務程式一般要做的是：
/* und異常處理,進入異常前，硬體完成的事情：将CPSR拷貝到SPSR，将被中斷指令的位址存儲在lr中 */
do_und:
ldr sp, =0x34000000 /* und的棧指針，指向64M 的SDRAM的最高位址，為C函數配置設定空間 */
stmdb sp!, {r0-r12,lr} /* 儲存現場 */
mrs r0, cpsr /* mrs讀出寄存器的值,通過r0寄存器向下面的函數傳參 */
bl Und_Process
ldmia sp!, {r0-r12, pc}^ /* 恢複現場,注意：一定要加！來儲存sp的改變 */
- 設定棧，通過sp_und來設定
- 儲存現場，包括r0~r12寄存器、lr寄存器，儲存lr也是必須的，因為lr中的是異常處理完之後的傳回位址
- 調用C處理函數
- 恢複現場，利用ldmia sp!, {r0-r12,pc}^ 恢複各個寄存器的值，将lr寄存器的值指派給pc寄存器（有待考證，ia是先 後 ），^順便把SPSR中的值恢複到CPSR中
所謂保持現場與恢複現場就是對r0~r12寄存器進行入棧和出棧
ARM-und異常
在初始化中斷控制器的時候，主要是打開使能位即可，SRCPND和INTPND是在中斷處理函數裡使用的，判斷是哪一個中斷請求的
ARM-按鍵中斷
Linux中接觸作業系統之後，有了中斷、異常、系統調用的概念，
硬體上的處理：在CPU初始化的時候設定中斷使能标志，這個中斷使能标志對異常、中斷、系統調用都是等效的。然後根據内部或者外部事件設定中斷标志位，根據中斷向量表調用相應的中斷服務例程。
是以，無論是中斷、異常、系統調用，都會在中斷向量表中進行跳轉處理，接下來就是針對性的服務了。
如果是中斷，直接進入裝置驅動中，回報（滑鼠、鍵盤的輸入）；
如果是異常，直接轉到異常服務例程來做處理；
如果是系統調用，由于系統調用的量很大，不同的系統調用在系統調用表中區分，選擇不同的系統調用實作；
當然，在處理異常中斷的時候，要注意保護現場和恢複現場，可以參考ARM來了解。
由于中斷會打斷程序的正常排程與運作，勢必要求中斷服務程式盡量短小精悍，然而大多數中斷處理程式中的工作量不會很小。
Linux核心的中斷處理架構是将中斷的處理分為了上半部和下半部：
當然，可以在/proc/interrupts中檢視系統中斷的統計資訊，包括每個中斷号上的中斷在CPU上發生的次數。
Linux裝置驅動中使用中斷的裝置需要申請和釋放中斷，使用核心提供的request_irq()和free_irq()接口。
Linux實作中斷下半部的機制主要有tasklet、工作隊列、軟中斷、線程化irq。
tasklet的執行上下文是軟中斷，執行的時機是上半部傳回的時候，隻需要定義tasklet及其處理函數，并關聯兩者就可以。關于tasklet的排程，在需要排程tasklet的時候引用一個tasklet_schedule()函數就可以。