From 6f0cea0c1797599a3def8fae2213f4722dc2d619 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Yan_yan Date: Fri, 30 Oct 2020 18:07:14 +0800 Subject: [PATCH] insert content into kernel/int.md --- docs/doc/kernel/int.md | 99 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 98 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/docs/doc/kernel/int.md b/docs/doc/kernel/int.md index ed2d403..097f3f8 100644 --- a/docs/doc/kernel/int.md +++ b/docs/doc/kernel/int.md @@ -1 +1,98 @@ -# 中断机制 \ No newline at end of file +# 中断机制 +## 简介 + 中断是指计算机运行过程中,出现某些意外情况需主机干预时,机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序,处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。 + 中断的触发一般是由外设或者CPU内部产生,由中断控制器进行处理再通知到CPU进行中断响应过程,其要点如下: + + •外设或者CPU内部产生的这个中断来源称为中断源; + •CPU响应中断转入到的新的处理程序称为中断服务程序; + •中断处理完成后,处理器需要恢复之前的现场,简称“恢复现场”; + •当多个中断源请求中断的时候,需要通过优先级区分中断,便于CPU进行中断的处理; + •低优先级可以被高优先级打断,这个过程称之为中断嵌套; + •中断可以被屏蔽; + •所有的中断源都有一个编号,称为“中断号”; + •每一个中断号通过中断向量表与中断服务程序一一对应,中断向量表保存的是所有的中断服务程序的入口地址,该入口地址被称之为中断向量; + + +## 中断机制 + ## RISC-V架构的中断和异常 + ### 概述 + 从广义上来说,中断和异常属于一个概念;对于处理器而言,通常只区分为同步异常和异步异常。 + 同步异常:同步异常是指由于执行程序或者试图执行指令而产生的异常;例如,非法指令访问; + 异步异常:最常见的异步异常是外部中断,例如外设触发一个外部中断。 +### 异常处理机制 + • 进入异常时,RISC-V架构规定(以机器模式为例): + 1、当前的程序执行流停止执行,直接跳转到CSR寄存器的mtvec定义的PC地址执行; + 2、硬件同时更新下列几个CSR寄存器(具体情况可参考RISC-V架构介绍): + • mcause(Machine Cause Register):机器模式异常原因寄存器 + • mepc(Machine Exception Program Register):机器模式异常PC寄存器 + • mtval(Machine Trap Value Register):机器模式异常值寄存器 + • mstatus(Machine Status Register):机器模式状态寄存器 + mstatus寄存器的Exception Code域标识是何种异常或者何种中断。定义如下图表格所示: + + + • 退出异常时,需要从异常服务程序中退出,并返回主程序。RISC-V架构定义了一组专门的退出异常指令:MRET、SRET、URET,分别 + 对应机器模式、监督模式、用户模式的退出。 + 以MRET为例,当处理器执行MRET指令后,硬件行为如下: + 1、当前程序执行流程停止执行,跳转到mepc的地址运行; + 2、更新mstatus状态寄存器(具体情况可参考RISC-V架构介绍); +### 中断类型 + RISC-V 架构定义的中断类型分为 4 种。 + • 外部中断(External Interrupt) :指来自处理器核外部的中断,例如GPIO、UART等产生的中断。 + • 计时器中断(Timer Interrupt) :计时器中断是指来自计时器的中断。 + • 软件中断(Software Interrupt) :软件中断是指来自软件自己触发的中断。 + • 调试中断(Debug Interrupt):专用于实现调试器(Debugger)。 + +### 中断控制器 + 1、CLINT 模块生成计时器中断和软件中断 + CLINT 的全称为处理器核局部中断控制器(Core Local Interrupts Controller),主要用于产生计时器中断(Timer Interrupt)和软件中断(Software Interrupt)。 + 2、PLIC 管理多个外部中断 + PLIC 全称为平台级别中断控制器(Platform Level Interrupt Controller),它是 RISC-V架构标准定义的系统中断控制器,主要用于多个外部中断源的优先级仲裁。 + RISC-V中断控制器如下图所示: + +### 中断处理流程 +#### 中断服务程序 + 每一个中断源对应一个中断号,每一个中断号又通过中断向量表和中断服务程序进行关联。当中断产生后,通过中断向量表 + 跳转到中断服务程序的入口地址进行执行。如下图所示: + +#### 中断处理流程 + CPU响应中断并进行处理,通常经历以下过程:保存当前线程的栈信息、跳转中断服务程序运行、恢复被打断的线程栈继续运行。 + 如下图所示: + + +### 中断函数接口 + +```c +xs_int32 xs_RegisterHwIrq(xs_uint32 irq, void * handler, void *arg, char *name); +``` +该函数用于 +```c +xs_int32 xs_FreeHwIrq(); +``` + +```c +xs_int32 xs_DisableHwIrq(); +``` + +```c +xs_int32 xs_EnableHwIrq(); +``` + +## 使用场景 + + + + + + + + +/* 底层的中断控制器操作函数*/ + +xs_int32 xs_DisableHwPlicIrq() ///< RISCV平台级别中断控制器中断关闭接口,控制片上外设中断 +xs_int32 xs_EnableHwPlicIrq() ///< RISCV平台级别中断控制器中断使能接口,控制片上外设中断 + +xs_int32 xs_DisableHwClintIrq()///< RISCV局部中断控制器中断关闭接口,控制片上定时器中断和软件中断 +xs_int32 xs_EnableHwClintIrq() ///< RISCV局部中断控制器中断使能接口,控制片上定时器中断和软件中断 + +xs_int32 xs_DisableGloableIrq() +