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中断处理

从查询式的传输过程可以看出,它的优点是硬件开销小,使用起来比较简单。但在此方式下,CPU要不断地查询外设的状态,当外设未准备好时,CPU就只能循环等待,不能执行其它程序,这样就浪费了CPU的大量时间,降低了主机的利用率。 为了解决这个矛盾,我们提出了中断传送方式,即当CPU进行主程序操作时,外设的数据已存入输入端口的数据寄存器;或端口的数据输出寄存器已空,由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号,CPU在满足一定的条件下,暂停执行当前正在执行的主程序,转入执行相应能够进行输入/输出操作的子程序,待输入/输出操作执行完毕之后CPU即返回继续执行原来被中断的主程序。这样CPU就避免了把大量时间耗费在等待、查询状态信号的操作上,使其工作效率得以大大地提高。 能够向CPU发出中断请求的设备或事件称为中断源。而对其的处理方式即中断处理. [1]

当CPU(中央处理器)执行一条现行指令的时候,如果外设向CPU发出中断请求,那么CPU在满足响应的情况下,将发出中断响应信号,与此同时关闭中断,表示CPU不在受理另外一个设备的中断。这时,CPU将寻找中断请求源是哪一个设备,并保存CPU自己的程序计数器(PC)的内容。然后,他将转移到处理该中断源的中断服务程序。CPU在保存现场信息,设备服务(如交换数据)以后,将恢复现场信息。在这些动作完成以后,开放中断,并返回到原来被中断的主程序的下一条指令。 [2]

最近在研究arm 对其启动一直有一点不太明白。在上电启动后,系统应该从跳入0地址异常中断处执行,然而我们一般将代码烧写到SDRAM中0xc000000的地址。这里的0xc000000并非0x00000000上电复位地址,为什么却可以启动,跳到复位程序处执行.

AREA Boot ,CODE, READONLYENTRYB ResetHandlerB UndefHandlerB SWIHandlerB PreAbortHandlerB DataAbortHandlerBB IRQHandlerB FIQHandler0004,但实际却不是这样

同时 arm是32位处理器,PC指针是32位,按理说中断向量地址应该也是32位,也就是4个byte,加上B这条指令,应该也是一个32bit的指令,总共就应该是8个byte,那么一个中断向量,如B ResetHandler,就应该是占0x00000000~0x00000008,而不是0x00000000~0x0000


  在微机系统中,对于外部中断,中断请求信号是由外部设备产生,并施加到CPU的NMI或INTR引脚上,CPU通过不断地检测NMI和INTR引脚信号来识 别是否有中断请求发生。对于内部中断,中断请求方式不需要外部施加信号激发,而是通过内部中断控制逻辑去调用。无论是外部中断还是内部中断,中断处理过程 都要经历以下步骤: 请求中断→响应中断→关闭中断→保留断点→中断源识别→保护现场→中断服务子程序→恢复现场→中断返回。

当某一中断源需要CPU为其进行中断服务时,就输出中断请求信号,使中断控制系统的中断请求触发器置位,向CPU请求中断。系统要求中断请求信号一直保持到CPU对其进行中断响应为止。

CPU对系统内部中断源提出的中断请求必须响应,而且自动取得中断服务子程序的入口地址,执行中断 服务子程序。对于外部中断,CPU在执行当前指令的最后一个时钟周期去查询INTR引脚,若查询到中断请求信号有效,同时在系统开中断(即IF=1)的情 况下,CPU向发出中断请求的外设回送一个低电平有效的中断应答信号,作为对中断请求INTR的应答,系统自动进入中断响应周期。

CPU响应中断后,输出中断响应信号,自动将状态标志寄存器FR或EFR的内容压入堆栈保护起来,然后将FR或EFR中的中断标志位IF与陷阱标志位TF清零,从而自动关闭外部硬件中断。因为CPU刚进入中断时要保护现场,主要涉及堆栈操作,此时不能再响应中断,否则将造成系统混乱。

保护断点就是将CS和IP/EIP的当前内容压入堆栈保存,以便中断处理完毕后能返回被中断的原程序继续执行,这一过程也是由CPU自动完成。

当系统中有多个中断源时,一旦有中断请求,CPU必须确定是哪一个中断源提出的中断请求,并由中断控制器给出中断服务子程序的入口地址,装入CS与IP/EIP两个寄存器。CPU转入相应的中断服务子程序开始执行。

主程序和中断服务子程序都要使用CPU内部寄存器等资源,为使中断处理程序不破坏主程序中寄存器的内容,应先将断点处各寄存器的内容压入堆栈保护起来,再进入的中断处理。现场保护是由用户使用PUSH指令来实现的。

中断服务是执行中断的主体部分,不同的中断请求,有各自不同的中断服务内容,需要根据中断源所要完成的功能,事先编写相应的中断服务子程序存入内存,等待中断请求响应后调用执行。

当中断处理完毕后,用户通过POP指令将保存在堆栈中的各个寄存器的内容弹出,即恢复主程序断点处寄存器的原值。

在中断服务子程序的最后要安排一条中断返回指令IRET,执行该指令,系统自动将堆栈内保存的 IP/EIP和CS值弹出,从而恢复主程序断点处的地址值,同时还自动恢复标志寄存器FR或EFR的内容,使CPU转到被中断的程序中继续执行。 [3]


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