Linux异常处理体系结构

arm11处理器裸机的异常与中断处理参考：

在ARM V4及V4T以后的大部分处理器中，中断向量表的位置可以有两个位置：一个是0，另一个是0xffff0000。可以通过CP15协处理器c1寄存器中V位(bit[13])控制。V和中断向量表的对应关系如下： [V=0]0x00000000~0x0000001C /[V=1]0xffff0000~0xffff001C 。Linux内核使用0xffff0000。

异常向量的代码很简单，只是一些跳转指令。发生异常时，cpu自动执行这些指令，跳转到更复杂得代码。

地址__vectors_start~__vectors_end间的代码就是异常向量，在arch/arm/kernel/entry-armv.S中定义，这些异常向量会被复制到0xffff0000处。

    .globl    __vectors_start

__vectors_start:

    swi    SYS_ERROR0                   //复位时，cpu将执行这条指令

    b    vector_und + stubs_offset    //未定义异常时，cpu执行这条指令

    ldr    pc, .LCvswi + stubs_offset   //swi异常

    b    vector_pabt + stubs_offset   //指令预取终止

    b    vector_dabt + stubs_offset   //数据访问终止

    b    vector_addrexcptn + stubs_offset //没有用到

    b    vector_irq + stubs_offset    //irq异常

    b    vector_fiq + stubs_offset    //fiq异常

    .globl    __vectors_end

__vectors_end:

“更复杂得代码”在地址__stubs_start~__stubs_end之间，在arch/arm/kernel/entry-armv.S中定义，这些异常向量会被复制到0xffff0200处。

     .globl    __stubs_start

 __stubs_start:

 /*

  * Interrupt dispatcher

  */

     vector_stub    irq, IRQ_MODE, 

     .long    __irq_usr            @    (USR_26 / USR_32)

     .long    __irq_invalid            @    (FIQ_26 / FIQ_32)

     .long    __irq_invalid            @    (IRQ_26 / IRQ_32)

     .long    __irq_svc            @    (SVC_26 / SVC_32)

     .long    __irq_invalid            @

     .long    __irq_invalid            @

     .long    __irq_invalid            @

     .long    __irq_invalid            @

     .long    __irq_invalid            @

     .long    __irq_invalid            @

     .long    __irq_invalid            @  a

     .long    __irq_invalid            @  b

     .long    __irq_invalid            @  c

     .long    __irq_invalid            @  d

     .long    __irq_invalid            @  e

     .long    __irq_invalid            @  f

 /*

  * Data abort dispatcher

  * Enter in ABT mode, spsr = USR CPSR, lr = USR PC

  */

     vector_stub    dabt, ABT_MODE, 

     .long    __dabt_usr            @    (USR_26 / USR_32)

     .long    __dabt_invalid            @    (FIQ_26 / FIQ_32)

     .long    __dabt_invalid            @    (IRQ_26 / IRQ_32)

     .long    __dabt_svc            @    (SVC_26 / SVC_32)

     .long    __dabt_invalid            @

     .long    __dabt_invalid            @

     .long    __dabt_invalid            @

     .long    __dabt_invalid            @

     .long    __dabt_invalid            @

     .long    __dabt_invalid            @

     .long    __dabt_invalid            @  a

     .long    __dabt_invalid            @  b

     .long    __dabt_invalid            @  c

     .long    __dabt_invalid            @  d

     .long    __dabt_invalid            @  e

     .long    __dabt_invalid            @  f

 /*

  * Prefetch abort dispatcher

  * Enter in ABT mode, spsr = USR CPSR, lr = USR PC

  */

     vector_stub    pabt, ABT_MODE, 

     .long    __pabt_usr            @   (USR_26 / USR_32)

     .long    __pabt_invalid            @   (FIQ_26 / FIQ_32)

     .long    __pabt_invalid            @   (IRQ_26 / IRQ_32)

     .long    __pabt_svc            @   (SVC_26 / SVC_32)

     .long    __pabt_invalid            @

     .long    __pabt_invalid            @

     .long    __pabt_invalid            @

     .long    __pabt_invalid            @

     .long    __pabt_invalid            @

     .long    __pabt_invalid            @

     .long    __pabt_invalid            @  a

     .long    __pabt_invalid            @  b

     .long    __pabt_invalid            @  c

     .long    __pabt_invalid            @  d

     .long    __pabt_invalid            @  e

     .long    __pabt_invalid            @  f

 /*

  * Undef instr entry dispatcher

  * Enter in UND mode, spsr = SVC/USR CPSR, lr = SVC/USR PC

  */

     vector_stub    und, UND_MODE

     .long    __und_usr            @   (USR_26 / USR_32)

     .long    __und_invalid            @   (FIQ_26 / FIQ_32)

     .long    __und_invalid            @   (IRQ_26 / IRQ_32)

     .long    __und_svc            @   (SVC_26 / SVC_32)

     .long    __und_invalid            @

     .long    __und_invalid            @

     .long    __und_invalid            @

     .long    __und_invalid            @

     .long    __und_invalid            @

     .long    __und_invalid            @

     .long    __und_invalid            @  a

     .long    __und_invalid            @  b

     .long    __und_invalid            @  c

     .long    __und_invalid            @  d

     .long    __und_invalid            @  e

     .long    __und_invalid            @  f

     .align    

 /*=============================================================================

  * Undefined FIQs

  *-----------------------------------------------------------------------------

  * Enter in FIQ mode, spsr = ANY CPSR, lr = ANY PC

  * MUST PRESERVE SVC SPSR, but need to switch to SVC mode to show our msg.

  * Basically to switch modes, we *HAVE* to clobber one register...  brain

  * damage alert!  I don't think that we can execute any code in here in any

  * other mode than FIQ...  Ok you can switch to another mode, but you can't

  * get out of that mode without clobbering one register.

  */

 vector_fiq:

     disable_fiq

     subs    pc, lr, #

 /*=============================================================================

  * Address exception handler

  *-----------------------------------------------------------------------------

  * These aren't too critical.

  * (they're not supposed to happen, and won't happen in 32-bit data mode).

  */

 vector_addrexcptn:

     b    vector_addrexcptn

 /*

  * We group all the following data together to optimise

  * for CPUs with separate I & D caches.

  */

     .align    

 .LCvswi:

     .word    vector_swi

     .globl    __stubs_end

 __stubs_end:

__stubs_start

关于stubs_offset的值及解析，参考Linux异常体系之stubs_offset

关于__stubs_start~__stubs_end之间的代码解析，参考vector_stub宏解析。vector_irq、 vector_dabt、vector_pabt、vector_und、vector_fiq都在它们中间。

各种异常的C处理函数分为5类，分布在不同的函数中。

1.中断处理C总入口函数asm_do_IRQ，在linux/arch/arm/kernel/irq.c中。它调用其它文件注册的中断处理函数。

init_IRQ函数被用来初始化中断的处理框架，设置各种中断的默认处理函数。当中断发生时，中断总入口函数asm_do_IRQ就可以调用这些函数坐进一步的处理。

b    vector_irq + stubs_offset

    -->vector_stub    irq, IRQ_MODE,

        -->__irq_usr/__irq_svc

            -->void __exception asm_do_IRQ(unsigned int irq, struct pt_regs *regs)

2.未定义指令处理C总入口函数do_undefinstr，在linux/arch/arm/kernel/traps.c中。

b    vector_und + stubs_offset

    -->vector_stub    und, UND_MODE

        -->__und_usr/__und_svc

            -->b    do_undefinstr

3.与内存访问相关的异常处理C总入口函数do_DataAbort,do_PrefechAbort,在linux/arch/arm/kernel/fault.c中。

4.swi异常处理函数，在在linux/arch/arm/kernel/calls.S中。swi异常的处理函数指针被组织成一个表格；swi指令机器码的为[23:0]用来作为索引，通过不同的“swi index”指令可以调用不同的swi异常处理函数，也称为系统调用，比如sys_open、sys_read、sys_write等。

5.没有使用的异常，linux中没有使用FIQ异常。

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