#include "interrupt.h" #include "stdint.h" #include "global.h" #include "io.h" #include "print.h" #define PIC_M_CTRL 0x20 // 这里用的可编程中断控制器是8259A,主片的控制端口是0x20 #define PIC_M_DATA 0x21 // 主片的数据端口是0x21 #define PIC_S_CTRL 0xa0 // 从片的控制端口是0xa0 #define PIC_S_DATA 0xa1 // 从片的数据端口是0xa1 #define IDT_DESC_CNT 0x81 // 目前总共支持的中断数 #define EFLAGS_IF 0x00000200 // eflags寄存器中的if位为1 #define GET_EFLAGS(EFLAG_VAR) asm volatile("pushfl; popl %0" : "=g" (EFLAG_VAR)) extern uint32_t syscall_handler(void); /*中断门描述符结构体*/ struct gate_desc { uint16_t func_offset_low_word; uint16_t selector; uint8_t dcount; //此项为双字计数字段，是门描述符中的第4字节。此项固定值，不用考虑 uint8_t attribute; uint16_t func_offset_high_word; }; // 静态函数声明,非必须 static void make_idt_desc(struct gate_desc* p_gdesc, uint8_t attr, intr_handler function); static struct gate_desc idt[IDT_DESC_CNT]; // idt是中断描述符表,本质上就是个中断门描述符数组 char* intr_name[IDT_DESC_CNT]; // 用于保存异常的名字 /******** 定义中断处理程序数组 ******** * 在kernel.S中定义的intrXXentry只是中断处理程序的入口, * 最终调用的是ide_table中的处理程序*/ intr_handler idt_table[IDT_DESC_CNT]; /********************************************/ extern intr_handler intr_entry_table[IDT_DESC_CNT]; // 声明引用定义在kernel.S中的中断处理函数入口数组 /* 初始化可编程中断控制器8259A */ static void pic_init(void) { /* 初始化主片 */ outb (PIC_M_CTRL, 0x11); // ICW1: 边沿触发,级联8259, 需要ICW4. outb (PIC_M_DATA, 0x20); // ICW2: 起始中断向量号为0x20,也就是IR[0-7] 为 0x20 ~ 0x27. outb (PIC_M_DATA, 0x04); // ICW3: IR2接从片. outb (PIC_M_DATA, 0x01); // ICW4: 8086模式, 正常EOI /* 初始化从片 */ outb (PIC_S_CTRL, 0x11); // ICW1: 边沿触发,级联8259, 需要ICW4. outb (PIC_S_DATA, 0x28); // ICW2: 起始中断向量号为0x28,也就是IR[8-15] 为 0x28 ~ 0x2F. outb (PIC_S_DATA, 0x02); // ICW3: 设置从片连接到主片的IR2引脚 outb (PIC_S_DATA, 0x01); // ICW4: 8086模式, 正常EOI /* 只打开时钟中断,其它全部关闭 */ outb (PIC_M_DATA, 0xfe); outb (PIC_S_DATA, 0xff); put_str(" pic_init done\n"); } /* 创建中断门描述符 */ static void make_idt_desc(struct gate_desc* p_gdesc, uint8_t attr, intr_handler function) { p_gdesc->func_offset_low_word = (uint32_t)function & 0x0000FFFF; p_gdesc->selector = SELECTOR_K_CODE; p_gdesc->dcount = 0; p_gdesc->attribute = attr; p_gdesc->func_offset_high_word = ((uint32_t)function & 0xFFFF0000) >> 16; } /*初始化中断描述符表*/ static void idt_desc_init(void) { int i, lastindex = IDT_DESC_CNT - 1; for (i = 0; i < IDT_DESC_CNT; i++) { make_idt_desc(&idt[i], IDT_DESC_ATTR_DPL0, intr_entry_table[i]); } /* 单独处理系统调用,系统调用对应的中断门dpl为3, * 中断处理程序为单独的syscall_handler */ make_idt_desc(&idt[lastindex], IDT_DESC_ATTR_DPL3, syscall_handler); put_str(" idt_desc_init done\n"); } /* 通用的中断处理函数,一般用在异常出现时的处理 */ static void general_intr_handler(uint8_t vec_nr) { if (vec_nr == 0x27 || vec_nr == 0x2f) { // 0x2f是从片8259A上的最后一个irq引脚，保留 return; //IRQ7和IRQ15会产生伪中断(spurious interrupt),无须处理。 } /* 将光标置为0,从屏幕左上角清出一片打印异常信息的区域,方便阅读 */ set_cursor(0); int cursor_pos = 0; while(cursor_pos < 320) { put_char(' '); cursor_pos++; } set_cursor(0); // 重置光标为屏幕左上角 put_str("!!!!!!! excetion message begin !!!!!!!!\n"); set_cursor(88); // 从第2行第8个字符开始打印 put_str(intr_name[vec_nr]); if (vec_nr == 14) { // 若为Pagefault,将缺失的地址打印出来并悬停 int page_fault_vaddr = 0; asm ("movl %%cr2, %0" : "=r" (page_fault_vaddr)); // cr2是存放造成page_fault的地址 put_str("\npage fault addr is ");put_int(page_fault_vaddr); } put_str("\n!!!!!!! excetion message end !!!!!!!!\n"); // 能进入中断处理程序就表示已经处在关中断情况下, // 不会出现调度进程的情况。故下面的死循环不会再被中断。 while(1); } /* 完成一般中断处理函数注册及异常名称注册 */ static void exception_init(void) { // 完成一般中断处理函数注册及异常名称注册 int i; for (i = 0; i < IDT_DESC_CNT; i++) { /* idt_table数组中的函数是在进入中断后根据中断向量号调用的, * 见kernel/kernel.S的call [idt_table + %1*4] */ idt_table[i] = general_intr_handler; // 默认为general_intr_handler。 // 以后会由register_handler来注册具体处理函数。 intr_name[i] = "unknown"; // 先统一赋值为unknown } intr_name[0] = "#DE Divide Error"; intr_name[1] = "#DB Debug Exception"; intr_name[2] = "NMI Interrupt"; intr_name[3] = "#BP Breakpoint Exception"; intr_name[4] = "#OF Overflow Exception"; intr_name[5] = "#BR BOUND Range Exceeded Exception"; intr_name[6] = "#UD Invalid Opcode Exception"; intr_name[7] = "#NM Device Not Available Exception"; intr_name[8] = "#DF Double Fault Exception"; intr_name[9] = "Coprocessor Segment Overrun"; intr_name[10] = "#TS Invalid TSS Exception"; intr_name[11] = "#NP Segment Not Present"; intr_name[12] = "#SS Stack Fault Exception"; intr_name[13] = "#GP General Protection Exception"; intr_name[14] = "#PF Page-Fault Exception"; // intr_name[15] 第15项是intel保留项，未使用 intr_name[16] = "#MF x87 FPU Floating-Point Error"; intr_name[17] = "#AC Alignment Check Exception"; intr_name[18] = "#MC Machine-Check Exception"; intr_name[19] = "#XF SIMD Floating-Point Exception"; } /* 开中断并返回开中断前的状态*/ enum intr_status intr_enable() { enum intr_status old_status; if (INTR_ON == intr_get_status()) { old_status = INTR_ON; return old_status; } else { old_status = INTR_OFF; asm volatile("sti"); // 开中断,sti指令将IF位置1 return old_status; } } /* 关中断,并且返回关中断前的状态 */ enum intr_status intr_disable() { enum intr_status old_status; if (INTR_ON == intr_get_status()) { old_status = INTR_ON; asm volatile("cli" : : : "memory"); // 关中断,cli指令将IF位置0 return old_status; } else { old_status = INTR_OFF; return old_status; } } /* 将中断状态设置为status */ enum intr_status intr_set_status(enum intr_status status) { return status & INTR_ON ? intr_enable() : intr_disable(); } /* 获取当前中断状态 */ enum intr_status intr_get_status() { uint32_t eflags = 0; GET_EFLAGS(eflags); return (EFLAGS_IF & eflags) ? INTR_ON : INTR_OFF; } /* 在中断处理程序数组第vector_no个元素中注册安装中断处理程序function */ void register_handler(uint8_t vector_no, intr_handler function) { /* idt_table数组中的函数是在进入中断后根据中断向量号调用的, * 见kernel/kernel.S的call [idt_table + %1*4] */ idt_table[vector_no] = function; } /*完成有关中断的所有初始化工作*/ void idt_init() { put_str("idt_init start\n"); idt_desc_init(); // 初始化中断描述符表 exception_init(); // 异常名初始化并注册通常的中断处理函数 pic_init(); // 初始化8259A /* 加载idt */ uint64_t idt_operand = ((sizeof(idt) - 1) | ((uint64_t)(uint32_t)idt << 16)); asm volatile("lidt %0" : : "m" (idt_operand)); put_str("idt_init done\n"); }