Cortex-A7:ARM官方推荐的嵌套中断实现机制

2024-09-08 07:20

本文主要是介绍Cortex-A7:ARM官方推荐的嵌套中断实现机制,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

0 参考资料

ARM Cortex-A(armV7)编程手册V4.0.pdf
ARM体系结构与编程第2版

1 前言

Cortex-M系列内核MCU中断硬件原生支持嵌套中断,开发者不需要为了实现嵌套中断而进行额外的工作。但在Cortex-A7中,硬件原生是不支持嵌套中断的,这从Cortex-A7中断向量表中仅为外部中断设置了一个中断向量可以看出。本文介绍ARM官方推荐使用的嵌套中断实现机制,以通过软件方式在Cortex-A7上实现中断嵌套。

2 ARM官方推荐的嵌套中断实现机制

2.1 概述

什么是中断嵌套?

中断嵌套是指中断系统正在执行一个中断服务时,有另一个优先级更高的中断提出中断请求,这时会暂时中止当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序,去处理级别更高的中断源,待处理完毕,再返回到被中断了的中断服务程序继续执行的过程。

如何在Cortex-A7上实现嵌套中断?

Cortex-A7硬件原生不支持嵌套中断,按照ARM官方说法实现嵌套中断需要软件实现。

在Cortex-A7上实现嵌套中断的核心思想是什么?

在Cortex-A7上实现嵌套中断的核心思想就是在进入IRQ模式后保存一些必要的信息,然后切换到使能IRQ的特权模式(如系统模式),使得新的中断能够被CPU响应。为了方便操作,一般在进入main函数前就切换到特权模式,在进入IRQ模式后我们切换到同一种特权模式。

为什么不直接在IRQ模式下使能IRQ实现嵌套中断即可?

之所以不能直接在IRQ模式下使能IRQ有很多原因,其中最重要的一个就是因为在下一个IRQ中断到来时会保存错误的CPSR(当前程序状态寄存器)到SPSR_irq(IRQ模式下的程序状态保存寄存器)中,会将中断前的现场破坏掉。

上述问题可以通过下图描述:
在这里插入图片描述

2.2 嵌套中断实现步骤

说明:
进入main函数前就处于系统模式(特权模式),进入IRQ时同样切换到系统模式。

2.2.1 保存上下文

在使能IRQ之前,我们需要保存上下文。包括返回地址及SPSR_irq(IRQ模式下的程序状态保存寄存器)。

2.2.2 确定中断源并失能中断

确定中断源,并将中断失能,防止产生新的同样的中断(对于嵌套中断来说,只有比当前抢占优先级更高的中断才能抢占执行)。

2.2.3 切换到失能IRQ模式的系统模式

系统模式可以操作一些特殊寄存器。这时IRQ仍然处于失能状态。

2.2.4 将LR入栈然后再使能IRQ

为什么需要将LR入栈:
第一次进入IRQ模式前处于系统模式,LR保存的是系统模式下的程序返回地址。为了防止进入系统模式后使用BL指令(BL指令会将LR的值设置为子函数下一条指令地址)破坏LR的值,需要将LR入栈保护起来。否则LR的值被修改后,IRQ执行完毕后将无法返回中断打断位置的下一条指令位置。
将LR入栈之后,便可以使能IRQ,这时便处于使能IRQ的系统模式。

2.2.5 根据中断源执行相应的中断服务函数

这时IRQ已经使能,如果发生了更高抢占优先级的中断,应该抢占当前中断执行。

2.2.6 执行完中断服务函数后将LR出栈

在完成了中断服务函数后首先进入失能IRQ的系统模式,将入栈的LR出栈。

2.2.7 恢复到IRQ模式并返回到中断打断位置

进入失能IRQ的IRQ模式,到这里来嵌套中断的工作宣告结束,根据SPSR_irq(IRQ模式下的程序状态保存寄存器)恢复中断打断前的CPSR(当前程序状态寄存器),将保存在IRQ模式的LR的值写入PC,返回中断打断位置。

2.2.8 ARM官方示例汇编程序

IRQ_HandlerSUB lr, lr, #4SRSFD sp!, #0x1f 	@ use SRS to save LR_irq and SPSR_irq in one step onto the@ System mode stackCPS #0x1f 				@ Use CPS to switch to system modePUSH {r0-r3, r12} 		@S tore remaining AAPCS registers on the System mode stackAND r1, sp, #4 			@ Ensure stack is 8-byte aligned. Store adjustment and@ LR_sys to stackSUB sp, sp, r1PUSH {r1, lr}BL 						@ identify_and_clear_sourceCPSIE i 				@ Enable IRQ with CPSBL C_irq_handlerCPSID i 				@ Disable IRQ with CPSPOP {r1, lr} 			@ Restore LR_sysADD sp, sp, r1 			@ Unadjust stackPOP {r0-r3, r12} 		@ Restore AAPCS registersRFEFD sp! 				@ Return using RFE from the System mode stack.

3 总结

(1)为实现嵌套中断必须通过切换到特权模式实现,且在main函数之前就设置为相同的特权模式(如系统模式)。
(2)开发者需要自行根据中断抢占优先级决定触发的中断是否有资格运行。
(3)使用软件方式实现嵌套中断相比非嵌套中断处理方式会多不少指令,效率有所下降。
(4)开发者需要自行根据中断嵌套规则,决定新中断是否有资格抢占执行。
(5)相比于硬件原生支持嵌套中断,软件实现嵌套中断不但效率低下还非常容易出错。

这篇关于Cortex-A7:ARM官方推荐的嵌套中断实现机制的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1147483

相关文章

基于Python实现一个图片拆分工具

《基于Python实现一个图片拆分工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何基于Python实现一个图片拆分工具,可以根据需要的行数和列数进行拆分,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 简单介绍先自己选择输入的图片,默认是输出到项目文件夹中,可以自己选择其他的文件夹,选择需要拆分的行数和列数,可以通过

Python中将嵌套列表扁平化的多种实现方法

《Python中将嵌套列表扁平化的多种实现方法》在Python编程中,我们常常会遇到需要将嵌套列表(即列表中包含列表)转换为一个一维的扁平列表的需求,本文将给大家介绍了多种实现这一目标的方法,需要的朋... 目录python中将嵌套列表扁平化的方法技术背景实现步骤1. 使用嵌套列表推导式2. 使用itert

Python使用pip工具实现包自动更新的多种方法

《Python使用pip工具实现包自动更新的多种方法》本文深入探讨了使用Python的pip工具实现包自动更新的各种方法和技术,我们将从基础概念开始,逐步介绍手动更新方法、自动化脚本编写、结合CI/C... 目录1. 背景介绍1.1 目的和范围1.2 预期读者1.3 文档结构概述1.4 术语表1.4.1 核

在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

《在Linux中改变echo输出颜色的实现方法》在Linux系统的命令行环境下,为了使输出信息更加清晰、突出,便于用户快速识别和区分不同类型的信息,常常需要改变echo命令的输出颜色,所以本文给大家介... 目python录在linux中改变echo输出颜色的方法技术背景实现步骤使用ANSI转义码使用tpu

Knife4j+Axios+Redis前后端分离架构下的 API 管理与会话方案(最新推荐)

《Knife4j+Axios+Redis前后端分离架构下的API管理与会话方案(最新推荐)》本文主要介绍了Swagger与Knife4j的配置要点、前后端对接方法以及分布式Session实现原理,... 目录一、Swagger 与 Knife4j 的深度理解及配置要点Knife4j 配置关键要点1.Spri

Python使用python-can实现合并BLF文件

《Python使用python-can实现合并BLF文件》python-can库是Python生态中专注于CAN总线通信与数据处理的强大工具,本文将使用python-can为BLF文件合并提供高效灵活... 目录一、python-can 库:CAN 数据处理的利器二、BLF 文件合并核心代码解析1. 基础合

Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具

《Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具》在处理视频数据时,获取视频的时长是一项常见且基础的需求,本文将详细介绍如何使用Python和OpenCV获取视频时长,并对每一行代码进行深入解析... 目录一、代码实现二、代码解析1. 导入 OpenCV 库2. 定义获取视频时长的函数3. 打开视频文

golang版本升级如何实现

《golang版本升级如何实现》:本文主要介绍golang版本升级如何实现问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录golanwww.chinasem.cng版本升级linux上golang版本升级删除golang旧版本安装golang最新版本总结gola

SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解

《SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解》本文介绍了如何在SpringBoot项目中实现SM2公钥加密和私钥解密的功能,通过使用Hutool库和BouncyCastle依赖,简化... 目录一、前言1、加密信息(示例)2、加密结果(示例)二、实现代码1、yml文件配置2、创建SM2工具

Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)

《Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)》MySQL分区表的四种类型(范围、哈希、列表、键值),主要介绍了范围分区的创建、查询、添加、删除及重组织操作,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解... 目录一、mysql分区表分类二、范围分区(Range Partitioning1、新建分区表:2、分