2.2 时钟中断的处理过程

当时钟中断初始化完成后，每隔固定的时间，定时器会产生一次时钟中断。在本节中，以每隔1秒在显示器上显示字符串“hello，world.”为例，详细介绍MaQueOS在收到时钟中断后的处理过程。

2.2.1 中断硬件

在定时器配置和使能完成，并使能定时器局部中断和全局中断后，定时器根据设定的初始值进行自减，当自减为0时，硬件将ESTAT寄存器中IS字段的第11位（定时器中断位）设置为1。ESTAT寄存器的部分字段如图C.4所示，该寄存器用于记录例外 的状态信息。其中，IS字段中的13个位用于记录LoongArch架构支持的13个中断的状态，若某个中断对应的位被硬件设置为1，则表示产生了该中断。当定时器产生中断，硬件将ESTAT寄存器的IS字段中的第11位设置为1后，若ECFG寄存器的LIE字段中的第11位为1，且CRMD寄存器中的IE字段同时为1，则硬件会进行如下操作：

1）首先将CRMD寄存器中的IE字段保存在PRMD寄存器的PIE字段中，并将CRMD寄存器中的IE字段设置为0，表示禁止中断。然后，将CRMD寄存器的PLV字段保存在PRMD寄存器的PPLV字段中，并将CRMD寄存器中的PLV字段设置为0，PLV字段的详细介绍参见第3章。PRMD寄存器的部分字段如图C.2所示，如前所述，该寄存器在中断产生时，用于保存CRMD寄存器中的IE和PLV字段；在中断返回时，将这2个字段的值恢复到CRMD寄存器中。

2）将产生中断时下一条运行指令的地址保存到ERA寄存器中。当时钟中断初始化完成，并开启系统中断后，系统进入死循环（详见代码清单2.1的第7～8行），等待时钟中断产生。当时钟中断产生后，ERA寄存器中保存的是死循环中的指令的地址。

3）跳转到EENTRY寄存器中存放的中断处理函数exception_handler的入口地址处，具体存放过程详见代码清单2.2的第15行。

2.2.2 中断现场保存与恢复

进入中断处理函数exception_handler后，首先进行中断现场的保存与恢复的操作，exception_handler函数的实现详见代码清单2.4。

下面对代码清单2.4进行说明。

·第36行： 使用addi.d汇编指令 ，将sp寄存器的值减去0xf0，即在内核初始化栈上预留0xf0字节大小的空间，用于保存中断现场。sp寄存器的初始化在_start函数中完成，start函数的实现详见代码清单2.5。

·第37行： LoongArch架构中共有32个通用寄存器，中断现场由除r0和sp寄存器之外的30个寄存器的值组成。为了提升代码的简洁度，将30个寄存器的保存与恢复定义为store_load_regs宏（定义详见第1～32行）。通过调用store_load_regs宏，将30个寄存器组成的中断现场保存到上一行预留的内核初始化栈上。

·第38行： 中断现场保存结束后，调用do_exception函数进行中断处理，处理过程详见2.2.3节。

·第39行： 中断处理结束后，调用store_load_regs宏，将在第37行保存到内核初始化栈上的中断现场恢复到30个对应的寄存器中。

·第40行： 中断现场恢复后，将预留的内核初始化栈中的空间释放。

·第41行： 使用ertn汇编指令进行中断返回，返回过程详见2.2.4节。

下面对代码清单2.5进行说明。

·第3行： 使用la汇编指令，将第6～7行申请的内核初始化栈的栈顶地址赋值给sp寄存器。

·第4行： 设置好内核初始化栈后，进入main函数运行。

·第6～7行： 为内核初始化栈申请4KB地址空间，kernel_init_stack变量指向栈顶位置。

2.2.3 中断处理

保存好中断现场后，调用do_exception函数对中断进行处理，do_exception函数的实现详见代码清单2.6。do_exception函数通过判断中断的类型，调用相应的中断处理程序进行中断处理。

下面对代码清单2.6进行说明。

·第10行： 调用read_csr_32库函数，读取ESTAT寄存器的值。

·第11～15行： 如2.2.1节所述，通过查看ESTAT寄存器中IS字段的第11位是否为1，来判断该中断是否为定时器中断，若是，则调用timer_interrupt函数处理时钟中断（见第13行）。timer_interrupt函数的实现详见代码清单2.7。在 第14行 中，通过向TICLR寄存器的CLR字段写1（CSR_TICLR_CLR），清除定时器中断标记。CLR字段在TICLR寄存器中的位置如图C.6所示。

在 第3行 中，调用printk函数，实现在显示器上显示“hello，world.”字符串。

2.2.4 中断返回

当timer_interrupt函数完成时钟中断处理之后，会返回到exception_handler函数中的调用中断处理函数do_exception的指令的下一条指令，即代码清单2.4中第39行的代码。如代码清单2.4的第39～41行所示，将中断现场恢复后，使用ertn汇编指令进行中断返回。硬件会进行如下操作：

1）将PRMD寄存器中的PPLV和PIE字段的值分别恢复到CRMD寄存器的PLV和IE字段中。

2）将ERA寄存器中保存的代码清单2.1的第7～8行死循环中指令的地址加载到PC寄存器 中，因此，时钟中断处理结束后，系统继续回到死循环状态，等待下一次时钟中断产生。

之后，定时器每隔1秒会产生一次时钟中断信号，在显示器上显示字符串“hello，world.”。 9auzHHoYEjNgkRMsVp+Gre5/2XniGkv4g3FwU8qkaU7tLeSTder7KX4YFK5Btz+P