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标题: NXP的ARM7带ucos中硬中断与软中断响应详细分析 [打印本页]

作者: yuyang911220 时间: 2017-2-20 16:50 标题: NXP的ARM7带ucos中硬中断与软中断响应详细分析

一．带UCOS系统的软中断响应过程 1
1．第一步： 2
2．第二步： 2
二．带UCOS系统的硬中断响应过程 6

  下面的主要分析LPC系列ARM7的中断响应，以周立公老师带ucos移植程序为分析对象，对其他的ARM中带UCOS的项目也有参考价值。

一．带UCOS系统的软中断响应过程
UCOS操作系统是以任务为单元的执行块，可以理解为linux中线程，任务需要进行切换，轮巡的执行，这种任务切换是通过ARM的软中断来实现的。ARM的软中断是在向量表中就存在，写在startup.s文件中，如：
;interrupt vectors
;中断向量表
Reset
      LDR    PC, ResetAddr
      LDR    PC, UndefinedAddr
      LDR    PC, SWI_Addr
      LDR    PC, PrefetchAddr
      LDR    PC, DataAbortAddr
      DCD    0xb9205f80
      LDR    PC, [PC, #-0xff0]
      LDR    PC, FIQ_Addr

这个向量表是ARM具备的，放在程序的开始位置，具体怎么放置和定位，要在编译时候设置分散定位表(这里不仔细讲)，ARM复位启动的时候就会自动跑到开始行PC, ResetAddr。第三行LDR PC, SWI_Addr为软中断响应行。附带说明，这个向量表程序在编译后的地址(程序在运行时可以看到汇编程序显示的每行地址，也就是常说的中断向量表中所有数据32位累加和为0)累加和为0，所以可以看到程序中为什么有DCD    0xb9205f80这行，数字是手动可以调整的。
  软中断和硬中断如果从程序角度分析，其实是一样的，都是响应的一种中断，响应开始要求环境和其他变量入桟保护起来，然后调用到中断响应的C程序中(就是自己写中断响应程序)，执行完中断响应程序后，再进行堆栈的出桟，恢复之前保护的环境与变量，再掉转程序到开始进入中断前的位置，这样程序接着运行。其实这个过程，跟51一样，软中断与硬中断也一样。那软中断和硬中断到底有什么不同，软中断是可以人为控制的，硬中断是ARM芯片里面控制的，自动反应，如串口中断，是串口收到数据后，串口自动产生中断。软中断是通过手动调用程序后产生的中断。以我的理解，不知道是否还有其他区别。
  现在我们具体可以分析软中断响应过程了：
1．第一步：
在UCOS中，当要进行任务切换，直接手动调用OS_TASK_SW()函数的调用，调用之后，相当执行了os_cpu.h文件中的
__swi(0x00) void OS_TASK_SW(void);          /*  任务级任务切换函数       */
这是ADS编译器可以认识的软中断执行程序。这样系统会响应软中断，程序会跳到上面讲过的startup.s文件中断向量表中LDR    PC, SWI_Addr，
2．第二步：
在startup.s文件中有SWI_Addr          DCD    SoftwareInterrupt，相当再跳到SoftwareInterrupt函数，这个函数在OS_cpu_a.s文件中：
;软件中断
SoftwareInterrupt
      LDR    SP, StackSvc          ; 重新设置堆栈指针
      STMFD SP!, {R0-R3, R12, LR}
      MOV    R1, SP                ; R1指向参数存储位置

      MRS    R3, SPSR
      TST    R3, #T_bit             ; 中断前是否是Thumb状态
      LDRNEH  R0, [LR,#-2]          ; 是: 取得Thumb状态SWI号
      BICNE R0, R0, #0xff00
      LDREQ R0, [LR,#-4]          ; 否: 取得arm状态SWI号
      BICEQ R0, R0, #0xFF000000
                                    ; r0 = SWI号，R1指向参数存储位置
      CMP    R0, #1
      LDRLO PC, =OSIntCtxSw
      LDREQ PC, =__OSStartHighRdy ; SWI 0x01为第一次任务切换

      BL    SWI_Exception

      LDMFD SP!, {R0-R3, R12, PC}^

StackSvc          DCD    (SvcStackSpace + SVC_STACK_LEGTH * 4 - 4)

这个函数，是自己写的，可以进行改动。这其中就是上面说过的环境的一些入桟，出桟，还有查询是否有更高优先级任务的响应。软中断响应时因为有不同的中断，如关OS_ENTER_CRITICAL，开OS_EXIT_CRITICAL等很多软中断，所以程序执行上面中的SWI_Exception执行自己的外部中断C响应程序，里面实现具体的软中断：
void SWI_Exception(int SWI_Num, int *Regs)
{
OS_TCB *ptcb;

switch(SWI_Num)
{
      //case 0x00:    /* 任务切换函数OS_TASK_SW，参考os_cpu_s.s文件    */
      // break;
      //case 0x01:    /* 启动任务函数OSStartHighRdy，参考os_cpu_s.s文件 */
      // break;
      case 0x02:    /* 关中断函数OS_ENTER_CRITICAL()，参考os_cpu.h文件 */
         __asm
         {
            MRS    R0, SPSR
            ORR    R0, R0, #NoInt
            MSR    SPSR_c, R0
         }
         OsEnterSum++;
         break;
      case 0x03:    /* 开中断函数OS_EXIT_CRITICAL()，参考os_cpu.h文件 */
         if (--OsEnterSum == 0)
         {
            __asm
            {
                  MRS    R0, SPSR
                  BIC    R0, R0, #NoInt
                  MSR    SPSR_c, R0
            }
         }
         break;
#if OS_SELF_EN > 0
      case 0x40:
                                    /* 返回指定系统服务函数的地址    */
                                    /* 函数地址存于数组_OSFunctionAddr中*/
                                    /* 数组_OSFunctionAddr需要另外定义  */
                                    /* Regs[0] 为第一个参数，也是返回值 */
                                    /* Regs[1] 为第二个参数          */
                                    /* Regs[2] 为第三个参数          */
                                    /* Regs[3] 为第四个参数          */
                                    /* 仅有一个参数为系统服务函数的索引 */
         Regs[0] =  _OSFunctionAddr[Regs[0]];
         break;
      case 0x41:
                                    /* 返回指定用户的服务函数的地址    */
                                    /* 函数地址存于数组_UsrFunctionAddr中*/
                                    /* 数组_UsrFunctionAddr需要另外定义 */
                                    /* Regs[0] 为第一个参数，也是返回值 */
                                    /* Regs[1] 为第二个参数          */
                                    /* Regs[2] 为第三个参数          */
                                    /* Regs[3] 为第四个参数          */
                                    /* 仅有一个参数为用户服务函数的索引 */
         Regs[0] =  _UsrFunctionAddr[Regs[0]];
         break;
      case 0x42:                   /* 中断开始处理 */
         OSIntNesting++;
         break;
      case 0x43:                   /*  判断中断是否需要切换          */
         if (OSTCBHighRdy == OSTCBCur)
         {
            Regs[0] = 0;
         }
         else
         {
            Regs[0] = 1;
         }
         break;
#endif
      case 0x80:                   /* 任务切换到系统模式 */
         __asm
         {
            MRS    R0, SPSR
            BIC    R0, R0, #0x1f
            ORR    R0, R0, #SYS32Mode
            MSR    SPSR_c, R0
         }
         break;
      case 0x81:                   /* 任务切换到用户模式 */
         __asm
         {
            MRS    R0, SPSR
            BIC    R0, R0, #0x1f
            ORR    R0, R0, #USR32Mode
            MSR    SPSR_c, R0
         }
         break;
      case 0x82:                   /* 任务是ARM代码 */
         if (Regs[0] <= OS_LOWEST_PRIO)
         {
            ptcb = OSTCBPrioTbl[Regs[0]];
            if (ptcb != NULL)
            {
                  ptcb -> OSTCBStkPtr[1] &= ~(1 << 5);
            }
         }
         break;
      case 0x83:                   /* 任务是THUMB代码 */
         if (Regs[0] <= OS_LOWEST_PRIO)
         {
            ptcb = OSTCBPrioTbl[Regs[0]];
            if (ptcb != NULL)
            {
                  ptcb -> OSTCBStkPtr[1] |= (1 << 5);
            }
         }
         break;
      default:
         break;
}
}

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