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

啟動

代碼路徑

libcpurisc-vt-headc906startup_gcc.S

/*

Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team

SPDX-License-Identifier: Apache-2.0

Change Logs:
Date Author Notes
2018/10/01 Bernard The first version
2018/12/27 Jesven Add SMP support
2020/6/12 Xim Port to QEMU and remove SMP support
/
#define ASSEMBLY
#define SSTATUS_FS 0x00006000U / initial state of FPU, clear to disable /
#include
.global _start
.section ".start", "ax"
_start:
j 1f
.word 0xdeadbeef
.align 3
.global g_wake_up
g_wake_up:
.dword 1
.dword 0
1:
csrw sie, 0 / 超級用戶模式中斷使能關閉 /
csrw sip, 0 / 超級用戶模式中斷等待關閉 /
la t0, trap_entry / 將trap_entry的地址放入t0寄存器 /
csrw stvec, t0 / 配置異常服務程序的入口地址 /
li x1, 0
/ .........../ / 初始化通用寄存器 /
li x31,0
/ set to disable FPU */
li t0, SSTATUS_FS / 將FS的bit位寫入t0寄存器 /
csrc sstatus, t0 / 清除sstatus中的FS bit，關閉浮點單元 /
li t0, 0x40000 / 當 SUM=1 時，超級用戶模式下，加載、存儲和取指令請求可以訪問標記為用戶態(tài)的虛擬內存空間 /
csrs sstatus, t0 / 置位sstatus中的SUM位 /
.option push
.option norelax
la gp, __global_pointer$
.option pop
// removed SMP support here
la sp, stack_start / 棧指針的值來自于鏈接腳本中的__stack_start /
li t0, STACKSIZE
add sp, sp, t0 / 棧自上到下增長 /
csrw sscratch, sp /*sscratch存儲棧頂的地址 */
j primary_cpu_entry / 跳轉到board中的C程序入口 /
//BSP的C入口
void primary_cpu_entry(void)
{
extern void entry(void);
//初始化BSS
init_bss();
//關中斷
rt_hw_interrupt_disable();
rt_assert_set_hook(__rt_assert_handler);
//啟動RT-Thread Smart內核
entry();
}

異常處理

異常處理流程圖

異常處理上半部分

/ libcpurisc-vt-headc906interrupt_gcc.S /
#define ASSEMBLY
#include "cpuport.h"
#include "encoding.h"
#include "stackframe.h"
.section .text.entry
.align 2
.global trap_entry
.extern __stack_cpu0
.extern get_current_thread_kernel_stack_top
trap_entry: / 異常處理函數的入口 /
//backup sp
csrrw sp, sscratch, sp / 將當前棧與sscratch做交換 /
//load interrupt stack
la sp, __stack_cpu0 / sp指向cpu0的中斷棧的棧頂 /
//backup context
SAVE_ALL / CPU寄存器入棧，使能浮點的情況下浮點相關的寄存器也要入棧 并且要保存sstatus中浮點的運算狀態(tài) /
RESTORE_SYS_GP / gp操作不用了解 /
//check syscall
csrr t0, scause / 讀取scaue到t0 /
li t1, 8 //environment call from u-mode / 用戶模式環(huán)境調用異常 /
beq t0, t1, syscall_entry / 如果是系統(tǒng)調用則跳轉到系統(tǒng)調用處理函數，這個函數最終會調用sret /
csrr a0, scause / 讀取scause到a0，機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，用于在異常服務程序中處理對應事件 /
csrrc a1, stval, zero / 讀取stval到a1，發(fā)生異常或者中斷，且在機器模式響應時，處理器會更新 pc 到 MEPC，并根據異常類型更新 MTVAL /
csrr a2, sepc / 讀取sepc到a2， 超級用戶模式異常保留程序計數器（SEPC）用于存儲程序從異常服務程序退出時的程序計數器值（即
PC 值） /
mv a3, sp / 讀取sp的值到a3 /
/* scause, stval, sepc, sp /
call handle_trap / 進行中斷處理 /
中斷處理
/ libcpurisc-vt-headc906trap.c /
/ Trap entry /
void handle_trap(rt_size_t scause,rt_size_t stval,rt_size_t sepc,struct rt_hw_stack_frame sp)
{
/
SCAUSE
bit63 Interrupt-中斷標記位
當 Interrupt 位為 0 時，表示觸發(fā)異常的來源不是中斷， Exception Code 按照異常解析。當 Interrupt 位為 1 時，表示觸發(fā)異常的來源是中斷， Exception Code 按照中斷解析。該位會被 reset 置為 1’ b0。
bit04 Exception Code-異常向量號位
在處理器響應異常或中斷時，該域會被更新為對應異常號，具體請參考 表 3.9 異常和中斷向量分
配。該位會被 reset 置為 5’ b0。
*/
/ 我理解這里是想獲取Exception Code，但是Exception Code是bit0 ~ bit4，這里用__MASK(5UL)更合適吧 /
rt_size_t id = __MASKVALUE(scause,__MASK(63UL));
const char msg;
/ supervisor external interrupt */
/*如果scause的bit63是1，scause的bit04是9超級用戶模式外部中斷 /
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是超級用戶模式計時器中斷 /
else if ((SCAUSE_INTERRUPT | SCAUSE_S_TIMER_INTR) == scause)
{
/* supervisor timer /
rt_interrupt_enter();
tick_isr();
rt_interrupt_leave();
return;
} / 其他中斷 /
else if (SCAUSE_INTERRUPT & scause)
{
if(id < sizeof(Interrupt_Name) / sizeof(const char ))
{
msg = Interrupt_Name[id];
}
else
{
msg = "Unknown Interrupt";
}
LOG_E("Unhandled Interrupt %ld:%sn",id,msg);
}
else / 異常處理 /
{
#ifdef RT_USING_USERSPACE
/ page fault 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，最終會走到while(1),進入死循環(huán) /
if(id < sizeof(Exception_Name) / sizeof(const char *))
{
msg = Exception_Name[id];
}
else
{
msg = "Unknown Exception";
}
rt_kprintf("Unhandled Exception %ld:%sn",id,msg);
}
rt_kprintf("scause:0x%p,stval:0x%p,sepc:0x%pn",scause,stval,sepc);
dump_regs(sp);
while(1);
}

在rt-smart中任務切換有三個相關的線程函數

rt_hw_context_switch_to()：沒有來源線程，切換到目標線程，在調度器啟動第一個線程的時候 被調用
rt_hw_context_switch()：在線程環(huán)境下，從當前線程切換到目標線程
rt_hw_context_switch_interrupt ()：在中斷環(huán)境下，從當前線程切換到目標線程。
rt_hw_context_switch_interrupt ()會將rt_thread_switch_interrupt_flag置為1，真正的線程切換動作在異常處理函數中完成。

異常處理下半部分

/* need to switch new thread 查詢線程切換的flag是否被置位為1*/
la s0, rt_thread_switch_interrupt_flag / 讀取rt_thread_switch_interrupt_flag /
lw s2, 0(s0)
beqz s2, spurious_interrupt / rt_thread_switch_interrupt_flag如果為0那么直接跳轉到spurious_interrupt進行寄存器恢復，并調用sret回到異常之前的狀態(tài) /
sw zero, 0(s0) / rt_thread_switch_interrupt_flag = 0 /
.global rt_hw_context_switch_interrupt_do
rt_hw_context_switch_interrupt_do:
//swap to thread kernel stack
csrr t0, sstatus / 讀取sstatus到t0 /
andi t0, t0, 0x100 / bit8 超級用戶模式保留特權狀態(tài)位 /
/*
該位用于保存處理器在降級到超級用戶模式進入異常服務程序前的特權狀態(tài)。
? 當 SPP 為 2’ b00 時，表示處理器進入異常服務程序前處于用戶模式；
? 當 SPP 為 2’ b01 時，表示處理器進入異常服務程序前處于超級用戶模式；
該位會被 reset 置 2’ b01。
/
beqz t0, __restore_sp_from_tcb_interrupt / 如果是內核態(tài)發(fā)生異常 /
__restore_sp_from_sscratch_interrupt:
csrr t0, sscratch / 獲取發(fā)生異常時的上下文數據 /
j __move_stack_context_interrupt / 如果是用戶態(tài)發(fā)生異常 /
/ 獲取當前線程的棧頂位置存到t0中 /
__restore_sp_from_tcb_interrupt:
la s0, rt_interrupt_from_thread
LOAD a0, 0(s0)
jal rt_thread_sp_to_thread
jal get_thread_kernel_stack_top
mv t0, a0
__move_stack_context_interrupt:
mv t1, sp//src / 當前棧，當前棧存儲的是發(fā)生異常時的通用寄存器信息 /
mv sp, t0//switch stack / 將發(fā)生異常時的棧的值寫回到sp寄存器 */
addi sp, sp, -CTX_REG_NR * REGBYTES / 棧指針向下移動CTX_REG_NR * REGBYTES /
//copy context
li s0, CTX_REG_NR//cnt / 需要恢復的寄存器的個數加載到s0 /
mv t2, sp//dst / 棧指針加載到t2 /
/ 總結就是，當前CPU的中斷棧存儲了當前線程的通用寄存器的信息，如果發(fā)生任務切換，需要把這些信息拷貝到線程的棧里 /
copy_context_loop_interrupt:
LOAD t0, 0(t1) / t1的值放到t0 /
STORE t0, 0(t2) / t0的值放到t2 /
addi s0, s0, -1 / 要恢復的寄存器個數-1 /
addi t1, t1, 8 / t1的地址加8 /
addi t2, t2, 8 / t2的地址加8 /
bnez s0, copy_context_loop_interrupt / 如果s0不為0就重復拷貝 /
la s0, rt_interrupt_from_thread
LOAD s1, 0(s0)
STORE sp, 0(s1) / 更新from線程的sp指針 /
la s0, rt_interrupt_to_thread
LOAD s1, 0(s0)
LOAD sp, 0(s1) / 恢復to線程的sp /
#ifdef RT_USING_USERSPACE
mv a0, s1
jal rt_thread_sp_to_thread
jal lwp_mmu_switch / 切換mmu，函數內部會判斷from線程和to線程是不是在同一個lwp中，不是的話就會切換MMU /
#endif
spurious_interrupt:
RESTORE_ALL / 恢復寄存器 /
sret / 超級用戶模式異常返回指令 /