RISC-V CLINT 中断处理与中断嵌套

只看该作者 · 2024-4-15 09:48

本帖最后由 XIVN1987 于 2024-4-15 12:43 编辑

volatile int timer_n = 0;





void timer_handler (void) {

    timer_n++;

}



timer_handler:

    lui     a0, %hi(timer_n)

    lw      a1, %lo(timer_n)(a0)

    addi    a1, a1, 1

    sw      a1, %lo(timer_n)(a0)

    ret





__attribute__((interrupt))

void timer_handler (void) {

    timer_n++;

}



timer_handler:

    addi    sp, sp, -16

    sw      a0, 12(sp)                      # 4-byte Folded Spill

    sw      a1, 8(sp)                       # 4-byte Folded Spill

    lui     a0, %hi(timer_n)

    lw      a1, %lo(timer_n)(a0)

    addi    a1, a1, 1

    sw      a1, %lo(timer_n)(a0)

    lw      a0, 12(sp)                      # 4-byte Folded Reload

    lw      a1, 8(sp)                       # 4-byte Folded Reload

    addi    sp, sp, 16

    mret

对比发现，添加 __attribute__((interrupt)) 修饰后，编译器给用到的寄存器添加保存、恢复代码，并将 ret 替换为 mret.

既然 ISR 对自己使用的寄存器都会提前保存、返回时恢复，，那么发生中断嵌套就不会破坏 ISR 的上下文环境，，可以允许中断嵌套的发生

但是在中断返回时 CPU 需要 mepc 和 mstatus 中的信息确定返回地址和返回特权级，，这些寄存器编译器没有给我们保存、恢复，，因此还需要手动添加代码处理

复制

__attribute__((interrupt))

void timer_handler (void) {

    int mepc, mstatus;



    asm("csrr %0, mepc\n\t"

        "csrr %1, mstatus\n\t"

        "csrsi mstatus, 8"      // mstatus.MIE = 1, interrupt enable

        : "=r" (mepc), "=r" (mstatus));



    // ISR code



    asm("csrci mstatus, 8\n\t"  // mstatus.MIE = 0, interrupt disable

        "csrw mepc, %0\n\t"

        "csrw mstatus, %1"

        : : "r" (mepc), "r" (mstatus));

}

实现中断嵌套的关键是在重新使能中断之前保存 mepc、mstatus，并在执行 mret 之前恢复它们

但在 CLINT 下实现中断嵌套没有意义，因为 CLINT 下没有中断优先级，中断嵌套只有配合可配置的中断优先级才有意义。所以一般 MCU 厂商会使用更高级的中断控制器替代 CLINT，而不会直接使用官方简陋的 CLINT，，比如沁恒 MCU 使用了自己设计的 PFIC 中断控制器，，添加了中断优先级等功能。。