uboot中添加FIQ中断及相关问题

  本文主要说明了在uboot中添加FIQ中断时遇到的问题以及对应的解决办法。

首先交代一下项目的软硬件环境。硬件方面，使用s3c2440作为主控芯片，外接串口、网卡等设备。软件方面，主控芯片上电后运行uboot程序，之后通过网口在线烧写应用程序至RAM中运行。为了使设备始终处于可控状态，需要分别在uboot及应用程序之中添加遥控程序，遥控程序使用FIQ中断来实现。uboot程序的修改主要在\arch\arm\cpu\arm920t\start.s文件及arch\arm\lib\board.c文件中。

问题：

一、发生FIQ中断之后处理器做了哪些事情？

发生中断之后ARM处理器需要处理完当前的指令，然后自动完成以下事情：

1.将当前程序状态寄存器CPSR保存到FIQ模式下的备份程序状态寄存器SPSR_fiq之中（执行中断返回时其逆过程不能自动完成）。

2.将程序计数器PC（R15）值减4存入FIQ模式下的链接寄存器R14_fiq之中（也就是lr）。

3.将PC的值强制改为ox0000001c（异常向量表中FIQ的入口地址），并跳转到该地址执行。

说明：

1.ARM处理器定义了undefined_instruction（0x00000004）、software_interrupt（0x00000008）、prefetch_abort（0x0000000c）、data_abort（0x00000010）、irq（0x00000018）、fiq（0x0000001c）等几种异常，当异常发生时，芯片会自动完成上述操作并跳转到相应的地址去执行，其中芯片上电后自动跳转至0x00000000这个地址执行，一般会在这些异常的地址处存放跳转指令，以实现后续的操作。

1 _start:    b    start_code
2     ldr    pc, _undefined_instruction
3     ldr    pc, _software_interrupt
4     ldr    pc, _prefetch_abort
5     ldr    pc, _data_abort
6     ldr    pc, _not_used
7     ldr    pc, _irq
8     ldr    pc, _fiq

其中start_code为启动代码。

二、跳转至异常向量表后需要做那些事情？

处理器将PC强制指向0x0000001c之后，再次跳转至_fiq标号处，接下来用户需要编写程序完成以下事情：

1.计算程序的返回地址。因为ARM9采用5级流水线结构，且程序的执行阶段处在流水线的第3级，那么PC始终指向正在执行指令的下两条指令处，也就是正在执行的指令地址为PC-8（程序向高地址方向执行）。由于FIQ发生时处理器会处理完正在执行的指令，这时PC值也被更新，也就是PC=PC+4，然后处理器自动将PC值减4存入R14_fiq寄存器之中。程序返回的地址应该是FIQ发生时正在处理的指令的下一条指令处，所以将R14_fiq中的地址减4就是程序应该返回的地址。

2.根据需要，有选择地保存寄存器lr（使用bl指令时会更改该值）、r0-r12（均为通用寄存器，若被更改则无法恢复至FIQ发生前的状态，一般将这些寄存器的值进行入栈保护，这就要求事先在启动代码中设置FIQ模式的堆栈）。

3.跳转至中断处理函数运行，注意使用bl（保存下一条指令地址，可以返回），而不能使用b（不保存下条指令地址，不能返回）。

4.在执行完中断处理函数之后，需要将lr、r0-r12出栈恢复。

5.将lr的值传递给PC，跳转至FIQ发生时的下一条指令（使用subs pc, lr, #0的目的是为了将SPSR_fiq中的值恢复至CPSR中）。

1 fiq:
2     subs lr, lr, #4
3     stmfd sp!, {r0-r12,lr}
4     bl roger_test    
5     ldmfd sp!,{r0-r12,lr}
6     subs pc, lr, #0

三、中断处理函数的位置？

处理器在上电之后跳转至启动代码处运行，按顺序进行相关寄存器及外设的初始化工作。在arch\arm\lib\board.c的board_init_r( )函数的末尾打开FIQ中断，此时处理器的初始化工作已经完成且已处于C语言环境。

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