ARM系统模式如何在嵌套中断中起作用？

Question

有人可以解释一下，当我们有嵌套中断时系统模式究竟是如何工作的吗？

根据ARM网站

  

ARMv4及更高版本的体系结构包括称为系统模式的特权模式，以克服此问题。系统模式与用户模式共享相同的寄存器，它可以运行需要特权访问的任务，异常不再覆盖链接寄存器。

那么系统模式如何利用用户模式的寄存器？

可以处理嵌套中断的层次结构吗？

Answer 1

尝试在IRQ模式下处理嵌套中断：

• （USER）您处于用户模式，您的PC注册表明您的位置。

• （USER）你得到一个中断。

• （IRQ）内核切换到中断模式，禁用中断（屏蔽通过 cpsr.i）在IRQ模式下将PC从用户模式保存到LR。

• （IRQ）此时您无法获得更多中断，因为中断是 禁用。

• （IRQ）您处于IRQ模式，并且您启用了中断。

• （IRQ）您调用函数来处理相关的中断。函数调用LR包含后，将地址返回到顶级IRQ处理程序。

• （IRQ）发生另一个中断，LR被函数处理中断覆盖。此时您无法获得稳定状态，只是因为您无法在IRQ模式下将LR用于您自己的目的并且启用了中断以支持嵌套中断。你认为你可以将LR保存到堆栈中，但是这会对竞争条件产生影响，这会导致不可信的循环。

通过系统模式处理嵌套中断：

• （USER）您处于用户模式，您的PC注册表明您的位置。

• （USER）你得到一个中断。

• （IRQ）内核切换到中断模式，禁用中断（屏蔽通过 cpsr.i）在IRQ模式下将PC从用户模式保存到LR。

• （IRQ）此时您无法获得更多中断，因为中断是 禁用。

• （IRQ）您切换到系统模式，启用IRQ。

• （系统）发生了另一个中断，但事情的发生只是因为你没有与硬件比赛以保持你的LR健全。

Look below查看哪些寄存器在哪些状态下存储。

Answer 2

如果你想要嵌套处理IRQ，你必须处理非常低级别的asm，这是操作系统核心的一部分。

回到代码。我假设您对ARM核心寄存器有所了解。嵌套IRQ最重要的是保存ISR将返回的状态。当IRQ发生时，CPU会将旧CPSR保存到SPSR_irq，将旧PC保存到LR_irq，并且将禁用IRQ。因此，在进入真正的ISR之前，您必须将{R0-R12}，LR_irq和SPSR_irq推入堆栈。注意，IRQ现在被禁用，没有任何东西会打扰你（除非FIQ，但FIQ使用其他一组不干扰IRQ寄存器的寄存器）。之后，您可以安全地跳转到真正的ISR并启用IRQ。

从ISR返回时，禁用IRQ，并从堆栈中检索SPSR，然后执行LDM {R0-R12,PC}^将从中断发生的地方返回。

P.S。如果您只定位AAPCS，则只能在条目中保存{R0-R3, R12}，因为C函数不会破坏{R4-R11}。