doc/html/ref/hal-exception-handling.html

   1 <!-- Copyright (C) 2003 Red Hat, Inc.                                -->
   2 <!-- This material may be distributed only subject to the terms      -->
   3 <!-- and conditions set forth in the Open Publication License, v1.0  -->
   4 <!-- or later (the latest version is presently available at          -->
   5 <!-- http://www.opencontent.org/openpub/).                           -->
   6 <!-- Distribution of the work or derivative of the work in any       -->
   7 <!-- standard (paper) book form is prohibited unless prior           -->
   8 <!-- permission is obtained from the copyright holder.               -->
   9 <HTML
  10 ><HEAD
  11 ><TITLE
  12 >Exception Handling</TITLE
  13 ><meta name="MSSmartTagsPreventParsing" content="TRUE">
  14 <META
  15 NAME="GENERATOR"
  16 CONTENT="Modular DocBook HTML Stylesheet Version 1.76b+
  17 "><LINK
  18 REL="HOME"
  19 TITLE="eCos Reference Manual"
  20 HREF="ecos-ref.html"><LINK
  21 REL="UP"
  22 TITLE="The eCos Hardware Abstraction Layer (HAL)"
  23 HREF="the-ecos-hardware-abstraction-layer.html"><LINK
  24 REL="PREVIOUS"
  25 TITLE="SMP Support"
  26 HREF="hal-smp-support.html"><LINK
  27 REL="NEXT"
  28 TITLE="Vectors and VSRs"
  29 HREF="hal-vectors-and-vsrs.html"></HEAD
  30 ><BODY
  31 CLASS="CHAPTER"
  32 BGCOLOR="#FFFFFF"
  33 TEXT="#000000"
  34 LINK="#0000FF"
  35 VLINK="#840084"
  36 ALINK="#0000FF"
  37 ><DIV
  38 CLASS="NAVHEADER"
  39 ><TABLE
  40 SUMMARY="Header navigation table"
  41 WIDTH="100%"
  42 BORDER="0"
  43 CELLPADDING="0"
  44 CELLSPACING="0"
  45 ><TR
  46 ><TH
  47 COLSPAN="3"
  48 ALIGN="center"
  49 >eCos Reference Manual</TH
  50 ></TR
  51 ><TR
  52 ><TD
  53 WIDTH="10%"
  54 ALIGN="left"
  55 VALIGN="bottom"
  56 ><A
  57 HREF="hal-smp-support.html"
  58 ACCESSKEY="P"
  59 >Prev</A
  60 ></TD
  61 ><TD
  62 WIDTH="80%"
  63 ALIGN="center"
  64 VALIGN="bottom"
  65 ></TD
  66 ><TD
  67 WIDTH="10%"
  68 ALIGN="right"
  69 VALIGN="bottom"
  70 ><A
  71 HREF="hal-vectors-and-vsrs.html"
  72 ACCESSKEY="N"
  73 >Next</A
  74 ></TD
  75 ></TR
  76 ></TABLE
  77 ><HR
  78 ALIGN="LEFT"
  79 WIDTH="100%"></DIV
  80 ><DIV
  81 CLASS="CHAPTER"
  82 ><H1
  83 ><A
  84 NAME="HAL-EXCEPTION-HANDLING">Chapter 10. Exception Handling</H1
  85 ><DIV
  86 CLASS="TOC"
  87 ><DL
  88 ><DT
  89 ><B
  90 >Table of Contents</B
  91 ></DT
  92 ><DT
  93 ><A
  94 HREF="hal-exception-handling.html#HAL-STARTUP"
  95 >HAL Startup</A
  96 ></DT
  97 ><DT
  98 ><A
  99 HREF="hal-vectors-and-vsrs.html"
 100 >Vectors and VSRs</A
 101 ></DT
 102 ><DT
 103 ><A
 104 HREF="hal-default-synchronous-exception-handling.html"
 105 >Default Synchronous Exception Handling</A
 106 ></DT
 107 ><DT
 108 ><A
 109 HREF="hal-default-interrupt-handling.html"
 110 >Default Interrupt Handling</A
 111 ></DT
 112 ></DL
 113 ></DIV
 114 ><P
 115 >Most of the HAL consists of simple macros or functions that are
 116 called via the interfaces described in the previous section. These
 117 just perform whatever operation is required by accessing the hardware
 118 and then return. The exception to this is the handling of exceptions:
 119 either synchronous hardware traps or asynchronous device
 120 interrupts. Here control is passed first to the HAL, which then passed
 121 it on to eCos or the application. After eCos has finished with it,
 122 control is then passed back to the HAL for it to tidy up the CPU state
 123 and resume processing from the point at which the exception occurred.</P
 124 ><P
 125 >The HAL exceptions handling code is usually found in the file
 126 <TT
 127 CLASS="FILENAME"
 128 >vectors.S</TT
 129 > in the architecture HAL.  Since the
 130 reset entry point is usually implemented as one of these it also deals
 131 with system startup.</P
 132 ><P
 133 >The exact implementation of this code is under the control of the HAL
 134 implementer. So long as it interacts correctly with the interfaces
 135 defined previously it may take any form.  However, all current
 136 implementation follow the same pattern, and there should be a very
 137 good reason to break with this. The rest of this section describes
 138 these operate.</P
 139 ><P
 140 >Exception handling normally deals with the following broad areas of
 141 functionality:</P
 142 ><P
 143 ></P
 144 ><UL
 145 ><LI
 146 ><P
 147 >Startup and initialization.</P
 148 ></LI
 149 ><LI
 150 ><P
 151 >Hardware exception delivery.</P
 152 ></LI
 153 ><LI
 154 ><P
 155 >Default handling of synchronous exceptions.</P
 156 ></LI
 157 ><LI
 158 ><P
 159 >Default handling of asynchronous interrupts.</P
 160 ></LI
 161 ></UL
 162 ><DIV
 163 CLASS="SECTION"
 164 ><H1
 165 CLASS="SECTION"
 166 ><A
 167 NAME="HAL-STARTUP">HAL Startup</H1
 168 ><P
 169 >Execution normally begins at the reset vector with
 170 the machine in a minimal startup state. From here the HAL needs to get
 171 the machine running, set up the execution environment for the
 172 application, and finally invoke its entry point.</P
 173 ><P
 174 >The following is a list of the jobs that need to be done in
 175 approximately the order in which they should be accomplished. Many
 176 of these will not be needed in some configurations.</P
 177 ><P
 178 ></P
 179 ><UL
 180 ><LI
 181 ><P
 182 >  Initialize the hardware. This may involve initializing several
 183   subsystems in both the architecture, variant and platform
 184   HALs. These include:
 185   </P
 186 ><P
 187 ></P
 188 ><UL
 189 ><LI
 190 ><P
 191 >       Initialize various CPU status registers. Most importantly, the CPU
 192         interrupt mask should be set to disable interrupts.
 193         </P
 194 ></LI
 195 ><LI
 196 ><P
 197 >       Initialize the MMU, if it is used. On many platforms it is
 198         only possible to control the cacheability of address ranges
 199         via the MMU. Also, it may be necessary to remap RAM and device
 200         registers to locations other than their defaults. However, for
 201         simplicity, the mapping should be kept as close to one-to-one
 202         physical-to-virtual as possible.
 203         </P
 204 ></LI
 205 ><LI
 206 ><P
 207 >       Set up the memory controller to access RAM, ROM and I/O devices
 208         correctly. Until this is done it may not be possible to access
 209         RAM. If this is a ROMRAM startup then the program code can
 210         now be copied to its RAM address and control transferred to it.
 211         </P
 212 ></LI
 213 ><LI
 214 ><P
 215 >       Set up any bus bridges and support chips. Often access to
 216         device registers needs to go through various bus bridges and
 217         other intermediary devices. In many systems these are combined
 218         with the memory controller, so it makes sense to set these up
 219         together. This is particularly important if early diagnostic
 220         output needs to go through one of these devices.
 221         </P
 222 ></LI
 223 ><LI
 224 ><P
 225 >       Set up diagnostic mechanisms. If the platform includes an LED or
 226         LCD output device, it often makes sense to output progress
 227         indications on this during startup. This helps with diagnosing
 228         hardware and software errors.
 229         </P
 230 ></LI
 231 ><LI
 232 ><P
 233 >       Initialize floating point and other extensions such as SIMD
 234         and multimedia engines. It is usually necessary to enable
 235         these and maybe initialize control and exception registers for
 236         these extensions.
 237         </P
 238 ></LI
 239 ><LI
 240 ><P
 241 >       Initialize interrupt controller. At the very least, it should
 242         be configured to mask all interrupts. It may also be necessary
 243         to set up the mapping from the interrupt controller's vector
 244         number space to the CPU's exception number space. Similar
 245         mappings may need to be set up between primary and secondary
 246         interrupt controllers.
 247         </P
 248 ></LI
 249 ><LI
 250 ><P
 251 >       Disable and initialize the caches. The caches should not
 252         normally be enabled at this point, but it may be necessary to
 253         clear or initialize them so that they can be enabled
 254         later. Some architectures require that the caches be
 255         explicitly reinitialized after a power-on reset.
 256         </P
 257 ></LI
 258 ><LI
 259 ><P
 260 >       Initialize the timer, clock etc. While the timer used for RTC
 261         interrupts will be initialized later, it may be necessary to
 262         set up the clocks that drive it here.
 263         </P
 264 ></LI
 265 ></UL
 266 ><P
 267 >    The exact order in which these initializations is done is
 268     architecture or variant specific. It is also often not necessary
 269     to do anything at all for some of these options. These fragments
 270     of code should concentrate on getting the target up and running so
 271     that C function calls can be made and code can be run. More
 272     complex initializations that cannot be done in assembly code may
 273     be postponed until calls to
 274     <TT
 275 CLASS="FUNCTION"
 276 >hal_variant_init()</TT
 277 > or
 278     <TT
 279 CLASS="FUNCTION"
 280 >hal_platform_init()</TT
 281 > are made.
 282     </P
 283 ><P
 284 >    Not all of these initializations need to be done for all startup
 285     types. In particular, RAM startups can reasonably assume that the
 286     ROM monitor or loader has already done most of this work.
 287     </P
 288 ></LI
 289 ><LI
 290 ><P
 291 >    Set up the stack pointer, this allows subsequent initialization
 292     code to make proper procedure calls. Usually the interrupt stack
 293     is used for this purpose since it is available, large enough, and
 294     will be reused for other purposes later.
 295     </P
 296 ></LI
 297 ><LI
 298 ><P
 299 >    Initialize any global pointer register needed for access to
 300     globally defined variables. This allows subsequent initialization
 301     code to access global variables.
 302     </P
 303 ></LI
 304 ><LI
 305 ><P
 306 >    If the system is starting from ROM, copy the ROM template of the
 307     <TT
 308 CLASS="FILENAME"
 309 >.data</TT
 310 > section out to its correct position in
 311     RAM. (<A
 312 HREF="hal-linker-scripts.html"
 313 >the Section called <I
 314 >Linker Scripts</I
 315 > in Chapter 9</A
 316 >).
 317     </P
 318 ></LI
 319 ><LI
 320 ><P
 321 >    Zero the <TT
 322 CLASS="FILENAME"
 323 >.bss</TT
 324 > section.
 325     </P
 326 ></LI
 327 ><LI
 328 ><P
 329 >    Create a suitable C call stack frame. This may involve making
 330     stack space for call frames, and arguments, and initializing the
 331     back pointers to halt a GDB backtrace operation.
 332     </P
 333 ></LI
 334 ><LI
 335 ><P
 336 >    Call <TT
 337 CLASS="FUNCTION"
 338 >hal_variant_init()</TT
 339 > and
 340     <TT
 341 CLASS="FUNCTION"
 342 >hal_platform_init()</TT
 343 >. These will perform any
 344     additional initialization needed by the variant and platform. This
 345     typically includes further initialization of the interrupt
 346     controller, PCI bus bridges, basic IO devices and enabling the
 347     caches.
 348     </P
 349 ></LI
 350 ><LI
 351 ><P
 352 >    Call <TT
 353 CLASS="FUNCTION"
 354 >cyg_hal_invoke_constructors()</TT
 355 > to run any
 356     static constructors.
 357     </P
 358 ></LI
 359 ><LI
 360 ><P
 361 >    Call <TT
 362 CLASS="FUNCTION"
 363 >cyg_start()</TT
 364 >. If
 365     <TT
 366 CLASS="FUNCTION"
 367 >cyg_start()</TT
 368 > returns, drop into an infinite
 369     loop.
 370     </P
 371 ></LI
 372 ></UL
 373 ></DIV
 374 ></DIV
 375 ><DIV
 376 CLASS="NAVFOOTER"
 377 ><HR
 378 ALIGN="LEFT"
 379 WIDTH="100%"><TABLE
 380 SUMMARY="Footer navigation table"
 381 WIDTH="100%"
 382 BORDER="0"
 383 CELLPADDING="0"
 384 CELLSPACING="0"
 385 ><TR
 386 ><TD
 387 WIDTH="33%"
 388 ALIGN="left"
 389 VALIGN="top"
 390 ><A
 391 HREF="hal-smp-support.html"
 392 ACCESSKEY="P"
 393 >Prev</A
 394 ></TD
 395 ><TD
 396 WIDTH="34%"
 397 ALIGN="center"
 398 VALIGN="top"
 399 ><A
 400 HREF="ecos-ref.html"
 401 ACCESSKEY="H"
 402 >Home</A
 403 ></TD
 404 ><TD
 405 WIDTH="33%"
 406 ALIGN="right"
 407 VALIGN="top"
 408 ><A
 409 HREF="hal-vectors-and-vsrs.html"
 410 ACCESSKEY="N"
 411 >Next</A
 412 ></TD
 413 ></TR
 414 ><TR
 415 ><TD
 416 WIDTH="33%"
 417 ALIGN="left"
 418 VALIGN="top"
 419 >SMP Support</TD
 420 ><TD
 421 WIDTH="34%"
 422 ALIGN="center"
 423 VALIGN="top"
 424 ><A
 425 HREF="the-ecos-hardware-abstraction-layer.html"
 426 ACCESSKEY="U"
 427 >Up</A
 428 ></TD
 429 ><TD
 430 WIDTH="33%"
 431 ALIGN="right"
 432 VALIGN="top"
 433 >Vectors and VSRs</TD
 434 ></TR
 435 ></TABLE
 436 ></DIV
 437 ></BODY
 438 ></HTML
 439 >