RT-Smart riscv64匯編注釋

以rt-smart在全志D1上的代碼為例，主要注釋了rt-smart在riscv64上的系統(tǒng)初始化和異常處理的代碼倉庫地址https://gitee.com/rtthread/rt-thread/tree/rt-smart

啟動(dòng)

代碼路徑

libcpu isc-v -headc906startup_gcc.S

/*
*Copyright(c)2006-2018,RT-ThreadDevelopmentTeam
*
*SPDX-License-Identifier:Apache-2.0
*
*ChangeLogs:
*DateAuthorNotes
*2018/10/01BernardThefirstversion
*2018/12/27JesvenAddSMPsupport
*2020/6/12XimPorttoQEMUandremoveSMPsupport
*/

#define__ASSEMBLY__
#defineSSTATUS_FS0x00006000U/*initialstateofFPU,cleartodisable*/
#include

.global_start
.section".start","ax"
_start:
j1f
.word0xdeadbeef
.align3
.globalg_wake_up
g_wake_up:
.dword1
.dword0
1:
csrwsie,0/*超級(jí)用戶模式中斷使能關(guān)閉*/
csrwsip,0/*超級(jí)用戶模式中斷等待關(guān)閉*/
lat0,trap_entry/*將trap_entry的地址放入t0寄存器*/
csrwstvec,t0/*配置異常服務(wù)程序的入口地址*/

lix1,0
/*...........*//*初始化通用寄存器*/
lix31,0

/*settodisableFPU*/
lit0,SSTATUS_FS/*將FS的bit位寫入t0寄存器*/
csrcsstatus,t0/*清除sstatus中的FSbit，關(guān)閉浮點(diǎn)單元*/
lit0,0x40000/*當(dāng)SUM=1時(shí)，超級(jí)用戶模式下，加載、存儲(chǔ)和取指令請(qǐng)求可以訪問標(biāo)記為用戶態(tài)的虛擬內(nèi)存空間*/
csrssstatus,t0/*置位sstatus中的SUM位*/

.optionpush
.optionnorelax
lagp,__global_pointer$
.optionpop

//removedSMPsupporthere
lasp,__stack_start__/*棧指針的值來自于鏈接腳本中的__stack_start*/
lit0,__STACKSIZE__
addsp,sp,t0/*棧自上到下增長*/
csrwsscratch,sp/*sscratch存儲(chǔ)棧頂?shù)牡刂?/
jprimary_cpu_entry/*跳轉(zhuǎn)到board中的C程序入口*/

//BSP的C入口
voidprimary_cpu_entry(void)
{
externvoidentry(void);

//初始化BSS
init_bss();
//關(guān)中斷
rt_hw_interrupt_disable();
rt_assert_set_hook(__rt_assert_handler);
//啟動(dòng)RT-ThreadSmart內(nèi)核
entry();
}

異常處理

異常處理流程圖

異常處理上半部分

/*libcpu
isc-v	-headc906interrupt_gcc.S*/

#define__ASSEMBLY__
#include"cpuport.h"
#include"encoding.h"
#include"stackframe.h"

.section.text.entry
.align2
.globaltrap_entry
.extern__stack_cpu0
.externget_current_thread_kernel_stack_top
trap_entry:/*異常處理函數(shù)的入口*/
//backupsp
csrrwsp,sscratch,sp/*將當(dāng)前棧與sscratch做交換*/
//loadinterruptstack
lasp,__stack_cpu0/*sp指向cpu0的中斷棧的棧頂*/
//backupcontext
SAVE_ALL/*CPU寄存器入棧，使能浮點(diǎn)的情況下浮點(diǎn)相關(guān)的寄存器也要入棧并且要保存sstatus中浮點(diǎn)的運(yùn)算狀態(tài)*/

RESTORE_SYS_GP/*gp操作不用了解*/

//checksyscall
csrrt0,scause/*讀取scaue到t0*/
lit1,8//environmentcallfromu-mode/*用戶模式環(huán)境調(diào)用異常*/
beqt0,t1,syscall_entry/*如果是系統(tǒng)調(diào)用則跳轉(zhuǎn)到系統(tǒng)調(diào)用處理函數(shù)，這個(gè)函數(shù)最終會(huì)調(diào)用sret*/

csrra0,scause/*讀取scause到a0，機(jī)器模式異常事件向量寄存器（MCAUSE）用于保存觸發(fā)異常的異常事件向量號(hào)，用于在異常服務(wù)程序中處理對(duì)應(yīng)事件*/
csrrca1,stval,zero/*讀取stval到a1，發(fā)生異?；蛘咧袛?，且在機(jī)器模式響應(yīng)時(shí)，處理器會(huì)更新pc到MEPC，并根據(jù)異常類型更新MTVAL*/
csrra2,sepc/*讀取sepc到a2，超級(jí)用戶模式異常保留程序計(jì)數(shù)器（SEPC）用于存儲(chǔ)程序從異常服務(wù)程序退出時(shí)的程序計(jì)數(shù)器值（即
PC值）*/
mva3,sp/*讀取sp的值到a3*/

/*scause,stval,sepc,sp*/
callhandle_trap/*進(jìn)行中斷處理*/

中斷處理

/*libcpu
isc-v	-headc906	rap.c*/
/*Trapentry*/
voidhandle_trap(rt_size_tscause,rt_size_tstval,rt_size_tsepc,structrt_hw_stack_frame*sp)
{
/*
SCAUSE
bit63Interrupt-中斷標(biāo)記位
當(dāng) Interrupt 位為0時(shí)，表示觸發(fā)異常的來源不是中斷， Exception Code 按照異常解析。當(dāng) Interrupt 位為 1 時(shí)，表示觸發(fā)異常的來源是中斷， Exception Code 按照中斷解析。該位會(huì)被 reset 置為 1’ b0。
bit0~4ExceptionCode-異常向量號(hào)位
在處理器響應(yīng)異?；蛑袛鄷r(shí)，該域會(huì)被更新為對(duì)應(yīng)異常號(hào)，具體請(qǐng)參考表3.9異常和中斷向量分
配。該位會(huì)被 reset 置為 5’ b0。
*/


/*我理解這里是想獲取ExceptionCode，但是ExceptionCode是bit0~bit4，這里用__MASK(5UL)更合適吧*/
rt_size_tid=__MASKVALUE(scause,__MASK(63UL));
constchar*msg;

/*supervisorexternalinterrupt*/
/*如果scause的bit63是1，scause的bit0~4是9超級(jí)用戶模式外部中斷*/
if((SCAUSE_INTERRUPT&scause)&&SCAUSE_S_EXTERNAL_INTR==(scause&0xff))
{
rt_interrupt_enter();
plic_handle_irq();
rt_interrupt_leave();
return;
}/*如果scause的bit63是1，scause的bit0~4是超級(jí)用戶模式計(jì)時(shí)器中斷*/
elseif((SCAUSE_INTERRUPT|SCAUSE_S_TIMER_INTR)==scause)
{
/*supervisortimer*/
rt_interrupt_enter();
tick_isr();
rt_interrupt_leave();
return;
}/*其他中斷*/
elseif(SCAUSE_INTERRUPT&scause)
{
if(idsizeof(Interrupt_Name)/sizeof(constchar*))
{
msg=Interrupt_Name[id];
}
else
{
msg="UnknownInterrupt";
}
LOG_E("UnhandledInterrupt%ld:%s
",id,msg);
}
else/*異常處理*/
{
#ifdefRT_USING_USERSPACE
/*pagefault缺頁異常處理*/
if(id==EP_LOAD_PAGE_FAULT||
id==EP_STORE_PAGE_FAULT)
{
arch_expand_user_stack((void*)stval);
return;
}
#endif/*其他異常處理，走到這里后打印一些必要信息，最終會(huì)走到while(1),進(jìn)入死循環(huán)*/
if(idsizeof(Exception_Name)/sizeof(constchar*))
{
msg=Exception_Name[id];
}
else
{
msg="UnknownException";
}

rt_kprintf("UnhandledException%ld:%s
",id,msg);
}

rt_kprintf("scause:0x%p,stval:0x%p,sepc:0x%p
",scause,stval,sepc);
dump_regs(sp);
while(1);
}

在rt-smart中任務(wù)切換有三個(gè)相關(guān)的線程函數(shù)

• rt_hw_context_switch_to()：沒有來源線程，切換到目標(biāo)線程，在調(diào)度器啟動(dòng)第一個(gè)線程的時(shí)候 被調(diào)用
• rt_hw_context_switch()：在線程環(huán)境下，從當(dāng)前線程切換到目標(biāo)線程
• rt_hw_context_switch_interrupt ()：在中斷環(huán)境下，從當(dāng)前線程切換到目標(biāo)線程。

rt_hw_context_switch_interrupt ()會(huì)將rt_thread_switch_interrupt_flag置為1，真正的線程切換動(dòng)作在異常處理函數(shù)中完成。

異常處理下半部分

/*needtoswitchnewthread查詢線程切換的flag是否被置位為1*/
las0,rt_thread_switch_interrupt_flag/*讀取rt_thread_switch_interrupt_flag*/
lws2,0(s0)
beqzs2,spurious_interrupt/*rt_thread_switch_interrupt_flag如果為0那么直接跳轉(zhuǎn)到spurious_interrupt進(jìn)行寄存器恢復(fù)，并調(diào)用sret回到異常之前的狀態(tài)*/
swzero,0(s0)/*rt_thread_switch_interrupt_flag=0*/

.globalrt_hw_context_switch_interrupt_do
rt_hw_context_switch_interrupt_do:

//swaptothreadkernelstack
csrrt0,sstatus/*讀取sstatus到t0*/
andit0,t0,0x100/*bit8超級(jí)用戶模式保留特權(quán)狀態(tài)位*/
/*
該位用于保存處理器在降級(jí)到超級(jí)用戶模式進(jìn)入異常服務(wù)程序前的特權(quán)狀態(tài)。
?當(dāng) SPP 為 2’ b00時(shí)，表示處理器進(jìn)入異常服務(wù)程序前處于用戶模式；
?當(dāng) SPP 為 2’ b01 時(shí)，表示處理器進(jìn)入異常服務(wù)程序前處于超級(jí)用戶模式；
該位會(huì)被 reset 置 2’ b01。
*/
beqzt0,__restore_sp_from_tcb_interrupt/*如果是內(nèi)核態(tài)發(fā)生異常*/

__restore_sp_from_sscratch_interrupt:
csrrt0,sscratch/*獲取發(fā)生異常時(shí)的上下文數(shù)據(jù)*/
j__move_stack_context_interrupt/*如果是用戶態(tài)發(fā)生異常*/

/*獲取當(dāng)前線程的棧頂位置存到t0中*/
__restore_sp_from_tcb_interrupt:
las0,rt_interrupt_from_thread
LOADa0,0(s0)
jalrt_thread_sp_to_thread
jalget_thread_kernel_stack_top
mvt0,a0

__move_stack_context_interrupt:
mvt1,sp//src/*當(dāng)前棧，當(dāng)前棧存儲(chǔ)的是發(fā)生異常時(shí)的通用寄存器信息*/
mvsp,t0//switchstack/*將發(fā)生異常時(shí)的棧的值寫回到sp寄存器*/
addisp,sp,-CTX_REG_NR*REGBYTES/*棧指針向下移動(dòng)CTX_REG_NR*REGBYTES*/
//copycontext
lis0,CTX_REG_NR//cnt/*需要恢復(fù)的寄存器的個(gè)數(shù)加載到s0*/
mvt2,sp//dst/*棧指針加載到t2*/
/*總結(jié)就是，當(dāng)前CPU的中斷棧存儲(chǔ)了當(dāng)前線程的通用寄存器的信息，如果發(fā)生任務(wù)切換，需要把這些信息拷貝到線程的棧里*/

copy_context_loop_interrupt:
LOADt0,0(t1)/*t1的值放到t0*/
STOREt0,0(t2)/*t0的值放到t2*/
addis0,s0,-1/*要恢復(fù)的寄存器個(gè)數(shù)-1*/
addit1,t1,8/*t1的地址加8*/
addit2,t2,8/*t2的地址加8*/
bnezs0,copy_context_loop_interrupt/*如果s0不為0就重復(fù)拷貝*/

las0,rt_interrupt_from_thread
LOADs1,0(s0)
STOREsp,0(s1)/*更新from線程的sp指針*/

las0,rt_interrupt_to_thread
LOADs1,0(s0)
LOADsp,0(s1)/*恢復(fù)to線程的sp*/

#ifdefRT_USING_USERSPACE
mva0,s1
jalrt_thread_sp_to_thread
jallwp_mmu_switch/*切換mmu，函數(shù)內(nèi)部會(huì)判斷from線程和to線程是不是在同一個(gè)lwp中，不是的話就會(huì)切換MMU*/
#endif

spurious_interrupt:
RESTORE_ALL/*恢復(fù)寄存器*/
sret/*超級(jí)用戶模式異常返回指令*/

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