ARM7的伪中断问题

斯嘉丽

现在ARM7的使用日益普及，在使用中大家可能会忽略这样一个问题－－ARM7会产生伪中断！而出现伪中断的概率很低，在通常的调试时这种现象很少出现，因此开发者很难发现这一问题。但对于高可靠系统，任何微小的bug也是不应该允许的。本文将分析ARM7产生伪中断的原因，并给出解决办法。

如果在执行禁止中断指令时内核接收倒中断请求，ARM7仍然相应中断。这种情况出现在IRQ和FIQ中断中。
例如，假设正在执行下面的代码：
MRS    R0,CPSR
ORR    R0,R0,#I_BIT:OR:F_BIT      ;禁止IRQ和FIQ中断
MSR    CPSR_C,R0

如果在执行MSR指令时接收到IRQ中断，则执行以下操作：
（1）保存IRQ中断；
（2）执行“MSR    CPSR,R0”指令来完成CPSR的I位和F位设置；
（3）响应IRQ中断，因为CPSR的I位被置位前内核将对中断异常进行处理；
（4）CPSR（I位和F位已被置位）的内容移入SPSR_irq。
这就意味着，在IRQ中断服务程序的入口，人们可以看到IRQ中断被处理的异常效果，SPSR的I位被置位。在上面的例子中，CPSR和SPSR的F位都被置位。这表明在IRQ服务程序的入口处FIQ被禁止，FIQ将一直被禁止到重新使能。FIQ不能通过IRQ返回来自动重新使能。
尽管上例中的IRQ和FIQ中断都被禁止，但如果两个中断类型中只有一种被禁止，出现的情况与之类似。执行完禁止IRQ的MSR指令后内核才对IRQ进行处理，这通常不会产生任何问题，因为只有中断正好在一个周期之前到达才会被处理。
当中断程序通过下面的指令返回时：
SUBS    PC,LR,#4
SPSR_irq的值恢复到CPSR。这时，CPSR的I位和F位将被置位，所有中断禁止。
但是，这样会造成以下情况。
情况1：调用一个特定程序，该程序可以是IRQ处理程序或普通程序。之后，系统必须保证IRQ在调用程序之前被禁止。程序利用这个限制条件来决定调用方式（通过监测SPSR的I位状态），并使用合适的指令返回。如果程序在执行禁止IRQ的MSR指令的过程中接收到IRQ时进入，置位SPSR的I位。因此，程序不可能通过IRQ来进入。
情况2：FIQ和IRQ通过同一条写CPSR的指令来禁止。这时，如果在写CPSR的过程中接收到IRQ，FIQ将在执行IRQ处理程序时被禁止。
解决方案：
在中断程序之前增加类似于下面的代码：
SUB    LR,LR,#4           ；调整LR，指向返回
STMFD  SP!,{...,LR}       ；指定使用的寄存器
MRS    LR,SPSR            ；当中断禁止时，判断是否有中断产生
TST    LR,#I_BIT          ；
LDMNEFD  SP!,{...,PC}^    ；如果有中断产生，立即返回
                          ；由于该中断并未被响应，因此仍保持待处理状态
                          ；它将在下次中断使能时再被重新处理
                          ；以下为中断程序
这部分代码用于在写CPSR来禁止IRQ过程中检测IRQ中断的产生。如果检测到IRQ，程序立即返回，从而使得IRQ不被响应（清除），也禁止后面的IRQ。FIQ处理程序也可以使用类似的代码。

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