2021年09月30日 | TQ2440裸机中断(软中断swi)

1. 引出：

一般情况下，比如调用open系统调用，大家会说此时系统陷入了内核态，继而调用内核的sys_open来进行实际的open处理，但是为什么用户态调用了open就会陷入内核态呢？所谓的用户态及内核态究竟是什么呢？

2. S3C2440软中断

ARM9处理器有7种工作模式，软中断，通俗的说就是为了从其他工作模式切换到管理模式（在管理模式，可以使用的资源最多），处理器提供软中断，主要是为了支持操作系统的系统调用功能。

ARM体系  CPU的7种工作模式：

· 用户模式（usr）: ARM处理器正常的程序执行状态（对应于LINUX的用户态）

· 快速中断模式（fiq）: 用于高速数据传输或通道处理

· 中断模式（irq）：用于通用的中断处理

· 管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式（对应于内核态）

· 数据访问终止模式（abt）: 当数据或指令预取时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护

· 系统模式（sys） ：运行具有特权操作系统任务

· 未定义指令中止模式（und）: 当为定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理的软件仿真

根据上面列表，可以知道Linux下用户态触发软中断进而进入内核态，对应的ARM工作模式就是从USR模式切换为SVC模式.

Q1.硬件中断和软中断有什么区别？

硬件中断是异步的，由外界触发，无法预知的，而软中断是调用特定函数而触发，是开发人员可以预测的.

回到前面的问题，为何调用open之后，就会陷入内核态，而进入SVC模式呢？其实这就像中断一样，当调用特定的函数之后，就像触发了中断条件，继而转到中断向量表中去执行这个中断，其实软中断大概也就是这样。而ADS中ARM声名一个软中断使用__swi关键字声名.具体看下面代码，和结合Reference[1]应该有个整体的了解.

3. 代码分析

下载地址：

/* forsakening @hdu @2013-6-1儿童节快乐 */

/******************************************************/

/*中断向量表部分*/

/******************************************************/

AREA    Init,CODE,READONLY

ENTRY

ResetEntry

b ResetHandler

b HandlerUndef ;handler for Undefined mode

b HandlerSWI ;handler for SWI interrupt /* 当触发软中断时，ARM会自动将PC指向这里 */

b HandlerPabort ;handler for PAbort

b HandlerDabort ;handler for DAbort

b . ;reserved

b HandlerIRQ ;handler for IRQ interrupt

b HandlerFIQ ;handler for FIQ interrupt

HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ

HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ

HandlerUndef HANDLER HandleUndef

;HandlerSWI HANDLER HandleSWI

HandlerDabort HANDLER HandleDabort

HandlerPabort HANDLER HandlePabort

/* 

 * 软中断服务程序:

 *       a)保存中断前的寄存器状态 

 *       b)跳转到C语言处理软中断函数

 */

HandlerSWI

stmfd sp!,{r0-r3,r12,lr}

ldr r0,[lr,#-4]

bic r0,r0,#0xff000000

bl C_Swi_Handler

ldmfd sp!,{r0-r3,r12,pc}^

/******************************************************/

/* C语言部分 */

/******************************************************/

#include "2440addr.h"

#include "def.h"

#define Led1_On()      {rGPBDAT &= (~(1 << 5));} 

#define Led1_Off()     {rGPBDAT |= (1 << 5);} 

#define Led2_On()      {rGPBDAT &= (~(1 << 6));} 

#define Led2_Off()     {rGPBDAT |= (1 << 6);} 

#define Led3_On()      {rGPBDAT &= (~(1 << 7));} 

#define Led3_Off()     {rGPBDAT |= (1 << 7);} 

#define Led4_On()      {rGPBDAT &= (~(1 << 8));} 

#define Led4_Off()     {rGPBDAT |= (1 << 8);} 

extern void C_Swi_Handler(unsigned num) ;

/*

 * __swi关键字声明了软中断,当调用led1()这个函数时候，即会触发软中断

 * __swi(0x01)括号中的数字表明了该函数对应的软中断号

 */

__swi(0x01) void led1(void);

__swi(0x02) void led2(void);

__swi(0x03) void led3(void);

__swi(0x04) void led4(void);

void Led_Init(void)

{

rGPBCON &= ~((3 << 10) | (3 << 12) | (3 << 14) |(3 << 16));

rGPBCON |= ((1<<10) | (1<<12) | (1<<14) | (1<<16)) ;

rGPBUP  &=  ~((1 << 5) | (1 << 6) | (1 << 7) || (1 << 8) ) ;

rGPBDAT |= (1 << 5) | (1 << 6) | (1 << 7) | (1 << 8) ;

}

void Delay_1(void)

{

int i;

for (i = 0; i < 100000; i++);

}

int Main()

{

Led_Init() ;

while(1)

{

led1() ;

Delay_1();

Led1_Off();

led2() ;

Delay_1();

Led2_Off();

led3() ;

Delay_1();

Led3_Off();

led4() ;

Delay_1();

Led4_Off();

} 

return 0;

}

/*

 * 中断向量表中，软中断所跳转的服务函数,num代表了中断号

 */

void C_Swi_Handler(unsigned num)

{

switch(num)

{

case  0x01:

Led1_On() ;  break ;

case  0x02:

Led2_On() ;  break ;

case  0x03:

Led3_On() ;  break ;

case  0x04:

Led4_On() ;  break ;

default : 

break ;

}

}

/******************************************************/

/* Main的反汇编 */

/******************************************************/

Main

        0x00000050:    e92d4010    .@-.    STMFD    r13!,{r4,r14}

        0x00000054:    ebfffffe    ....    BL       Led_Init  ; 0x0

        0x00000058:    e3a04456    VD..    MOV      r4,#0x56000000

        0x0000005c:    ef000001    ....    SWI      0x1              /* 产生软中断，中断号1 */

        0x00000060:    ebfffffe    ....    BL       Delay_1  ; 0x38

        0x00000064:    e5940014    ....    LDR      r0,[r4,#0x14]

        0x00000068:    e3800020     ...    ORR      r0,r0,#0x20

        0x0000006c:    e5840014    ....    STR      r0,[r4,#0x14]

        0x00000070:    ef000002    ....    SWI      0x2              /* 产生软中断，中断号2 */

        0x00000074:    ebfffffe    ....    BL       Delay_1  ; 0x38

        0x00000078:    e5940014    ....    LDR      r0,[r4,#0x14]

        0x0000007c:    e3800040    @...    ORR      r0,r0,#0x40

        0x00000080:    e5840014    ....    STR      r0,[r4,#0x14]

        0x00000084:    ef000003    ....    SWI      0x3              /* 产生软中断，中断号3 */

        0x00000088:    ebfffffe    ....    BL       Delay_1  ; 0x38

        0x0000008c:    e5940014    ....    LDR      r0,[r4,#0x14]

        0x00000090:    e3800080    ....    ORR      r0,r0,#0x80

        0x00000094:    e5840014    ....    STR      r0,[r4,#0x14]

        0x00000098:    ef000004    ....    SWI      0x4              /* 产生软中断，中断号4 */

        0x0000009c:    ebfffffe    ....    BL       Delay_1  ; 0x38

        0x000000a0:    e5940014    ....    LDR      r0,[r4,#0x14]

        0x000000a4:    e3800f40    @...    ORR      r0,r0,#0x100

        0x000000a8:    e5840014    ....    STR      r0,[r4,#0x14]

        0x000000ac:    eaffffea    ....    B        {pc} - 0x50  ; 0x5c

4. Reference

[1]http://blog.csdn.net/forsakening/article/details/8940787 ARM Linux下系统调用