ThreadX源码：Cortex-A7的tx_thread_irq_nesting_start（嵌套中断开始动作）.s汇编代码分析

0 参考资料

Cortex M3权威指南(中文).pdf（可以参考ARM指令集用法）

1 前言

tx_thread_irq_nesting_start.s是用来实现Cortex-A7 IRQ嵌套中断的开始函数实现的汇编文件。

2 源码分析

源码如下：

１　 IRQ_DISABLE     =       0x80                    // IRQ disable bit
２　 MODE_MASK       =       0x1F                    // Mode mask
３　 SYS_MODE_BITS   =       0x1F                    // System mode bits

４　  .global  _tx_thread_irq_nesting_start
５　  .type    _tx_thread_irq_nesting_start,function
６　  _tx_thread_irq_nesting_start:
７　  MOV     r3,lr                               // Save ISR return address
８　  MRS     r0, CPSR                            // Pickup the CPSR
９　  BIC     r0, r0, #MODE_MASK                  // Clear the mode bits
１０　ORR     r0, r0, #SYS_MODE_BITS              // Build system mode CPSR
１１　MSR     CPSR_c, r0                          // Enter system mode
１２　STMDB   sp!, {r1, lr}                       // Push the system mode lr on the system mode stack
１３　//   and push r1 just to keep 8-byte alignment
１４　BIC     r0, r0, #IRQ_DISABLE                // Build enable IRQ CPSR
１５　MSR     CPSR_c, r0                          // Enter system mode
１６　#ifdef __THUMB_INTERWORK
１７　BX      r3                                  // Return to caller
１８　#else
１９　MOV     pc, r3                              // Return to caller
２０　#endif

代码逐行分析：

１　 IRQ_DISABLE     =       0x80                    // IRQ disable bit
２　 MODE_MASK       =       0x1F                    // Mode mask
３　 SYS_MODE_BITS   =       0x1F                    // System mode bits

说明：

汇编中可以使用EQU或=指令来定义宏常量，编译器会将这些定义的符号替换为它们所指定的值。

４　  .global  _tx_thread_irq_nesting_start

说明：

.global 用于定义全局符号，以便于被其他文件引用；.local 用于定义局部符号，仅在当前文件使用。

５　  .type    _tx_thread_irq_nesting_start,function

说明：

.type用于设置符号的type属性，可选值为function或object（函数或对象（如全局变量））

这里设置_tx_thread_irq_nesting_start的属性为函数，可以供其它文件调用。

６　  _tx_thread_irq_nesting_start:

指示_tx_thread_irq_nesting_start函数入口。

７　  MOV     r3,lr

功能：
将lr（程序链接寄存器（用来保存子程序返回地址））的值保存到寄存器R3。

８　  MRS     r0, CPSR

功能：
将CPSR寄存器的值保存到R0寄存器，特殊的寄存器如CPSR和SPSR必须通过该指令读取。

９　  BIC     r0, r0, #MODE_MASK

清空模式选择位，将R0寄存器的低5bit（0x1F）清空。

1、指令格式
bic{条件}{S} Rd,Rn,operand
2、指令说明
该指令的效果是，根据operand哪个位为1，清除Rn对应的位，然后将结果存入Rd。

CPSR寄存器低5位为处理器模式选择位，定义如下：
在这里插入图片描述

１０　ORR     r0, r0, #SYS_MODE_BITS

构造模式选择位，将R0寄存器的低5bit（0x1F）全部置1，配置为系统模式。
ORR指令是逻辑“或”指令。

1、指令格式
orr{条件}{S} Rd,Rn,operand
2、指令说明
orr指令，将Rn的值与操作数operand按位逻辑”或”，结果存放到目的寄存器Rd 中。
或者说，根据operand哪个位为1，将Rn对应的位设置为1，然后将结果存入Rd。

１１　MSR     CPSR_c, r0

将R0寄存器的值存入CPSR寄存器，进入系统模式。
功能：将R0寄存器的值保存到CPSR寄存器，特殊的寄存器如CPSR和SPSR必须通过该指令写入。

１２　STMDB   sp!, {r1, lr}

在系统模式下将lr、r1依次压栈，保证8字节对齐。
STMDB指令用于将寄存器压栈。
举例：

指令：stmdb sp!,{r0-r12,lr}
含义：sp = sp - 4，先压lr，sp =lr（即将lr中的内容放入sp所指的内存地址）。sp = sp - 4，再压r12，sp = r12。sp = sp - 4，再压r11，sp = r11…sp = sp - 4，最后压r0，sp = r0。

１４　BIC     r0, r0, #IRQ_DISABLE

构造CPSR寄存器内容，也就是将IRQ使能位置0，使能IRQ。
相关寄存器描述如下：
在这里插入图片描述

１５　MSR     CPSR_c, r0

将R0寄存器的值写入CPSR寄存器，进入使能IRQ的系统模式。

１７　BX      r3

执行结束，返回父函数。
如果编译器生成的代码使用Thumb指令集，则执行该语句。
BX指令：带状态切换的跳转指令

BX 指令跳转到指令中所指定的目标地址，目标地址处的指令既可以是ARM 指令，也可以是Thumb指令。因为 BX 指令会根据 Rm的最低两位切换处理器的状态（ARM指令是4字节对齐，最低两位可以用作状态指示，如果最低两位是0，表示切换到ARM状态；Thumb指令是2字节对齐，最低一位可以用作指示，如果最低一位是1，表示切换到Thumb状态）

１９　MOV     pc, r3

将r3寄存器的值写入PC，返回父函数。
如果编译器生成的代码使用ARM指令集，则执行该语句。

3 总结

tx_thread_irq_nesting_start.s的主要功能就是在进入IRQ时，将模式切换到系统模式然后使能IRQ（硬件进入IRQ会自动失能IRQ），使得IRQ能够被嵌套。
这里有个关键操作，在系统模式下需要将进入中断前的LR压入系统模式栈区，以便后面退出中断时LR值恢复被中断打断，避免系统模式下进入子函数（使用BL指令会修改LR的值）后LR被修改无法返回父函数。