1. 设置trap入口
1.1 设置M模式trap入口
RISCV架构发生中断和异常时不会像arm那样自动切换栈指针，所以在trap入口需要先设置好栈地址，我们将__stack_start加上第九个页面地址作为M模式的trap栈地址，如下所示。
# M模式中断和异常入口.
.globl machine_trap_entry
.align 4
machine_trap_entry:
# 设置M模式异常处理时栈地址
la sp, __stack_start
li a0, 4096
li a1, 9
mul a0, a0, a1
add sp, sp, a0
# 调用C入口
call machine_trap
mret
栈设置完成后直接跳转到C代码执行，C代码处理目前很简单，就是将中断或者异常原因打印出来，如下所示。
void machine_trap(void)
{
unsigned long cause = csr_read(mcause);
unsigned long mepc = csr_read(mepc);
unsigned long tval = csr_read(mtval);
int is_int = (cause & (1l << 63l)) ? 1 : 0;
int mcode = cause & 0xff;
if (mcode >= 16) {
pr_err("mtrap %s : %s.\n", is_int ? "Interrupt" : "Exception", "Unknown code");
return;
}
if (is_int) {
pr_debug("mtrap Interrupt : %s.\n", interrupt_cause[mcode]);
} else {
pr_debug("mtrap Exception : %s.\n", exception_cause[mcode]);
switch (mcode) {
case ILLEGAL_INSTRUCTION:
pr_debug("mtval = %p\n", tval);
pr_debug("mepc = %p\n", mepc);
break;
}
csr_write(mepc, mepc + 4);
}
return;
}
最后需要的就是将trap入口地址设置到相应的系统寄存器中，并使能相应的中断，如下所示：
static void machine_trap_init(void)
{
unsigned long status = csr_read(mstatus);
// 设置M模式中断和异常入口.
csr_write(mtvec, (unsigned long)machine_trap_entry);
// 使能M模式全局中断
status |= MSTATUS_MIE;
csr_write(mstatus, status);
// 使能M模式和S模式外部中断
csr_write(mie, MIE_MEIE | MIE_SEIE);
}
由于我们不使用软件中断和定时器中断，所以只使能外部中断也就是中断控制器的中断。
1.2 设置S模式trap入口
S模式的处理基本和M模式类似，只是S模式的tarp使用的是第十个栈页面地址，如下所示：
# S模式中断和异常入口.
.globl supervisor_trap_entry
.align 4
supervisor_trap_entry:
# 设置S模式异常处理时栈地址
la sp, __stack_start
li a0, 4096
li a1, 10
mul a0, a0, a1
add sp, sp, a0
# 调用C入口
call supervisor_trap
sret
2. 模式切换
由于M模式不使用MMU，MMU是在S模式下使用的，所以我们需要将处理器从M模式切换到S模式。基本原理就是我们假装是从S模式切换到M模式的，所以需要构造好相应的环境，具体的就是设置好mstatus中的MPP位为S模式，设置好mepc返回地址为S模式入口函数地址，最后通过mret指令切换到S模式，如下所示：
static void machine_switchto_supervisor(void)
{
// 设置MPP为S模式,这样在执行mret之后处理器就切换为S模式.
unsigned long status = csr_read(mstatus);
status &= ~MSTATUS_MPP_MASK;
status |= MSTATUS_MPP_S;
csr_write(mstatus, status);
// 设置异常返回地址,mret执行后跳转到此地址执行
// 需要 gcc -mcmodel=medany 参数
csr_write(mepc, (unsigned long)sinit);
// 关闭MMU
csr_write(satp, 0);
// 托管异常和中断到S模式处理
csr_write(medeleg, 0xb1ff);
csr_write(mideleg, 0x222);
// 配置物理内存保护,以让S模式访问所有物理内存
csr_write(pmpaddr0, 0x3fffffffffffffull);
csr_write(pmpcfg0, 0xf);
// 切换到S模式.
asm volatile("mret");
}
这其中还设置了中断和异常托管，我们将所有中断托管到S模式，将大部分异常也都托管到S模式处理，只有S模式环境调用异常和M模式环境调用异常这两个异常还是给M模式处理。
3. 测试
我们通过ecall环境调用指令来测试M模式和S模式的trap处理是否正常。首先对ecall指令做出如下封装：
#define RISCV_ECALL(which, arg0, arg1, arg2) ({ \
register unsigned long a0 asm ("a0") = (unsigned long)(arg0); \
register unsigned long a1 asm ("a1") = (unsigned long)(arg1); \
register unsigned long a2 asm ("a2") = (unsigned long)(arg2); \
register unsigned long a7 asm ("a7") = (unsigned long)(which); \
asm volatile ("ecall" \
: "+r" (a0) \
: "r" (a1), "r" (a2), "r" (a7) \
: "memory"); \
a0; \
})
#define RISCV_ECALL_0(which) RISCV_ECALL(which, 0, 0, 0)
然后在S模式时执行就会进入M模式trap处理，如果有M模式的打印就表示是正常的：
static void sinit(void)
{
pr_debug("M switch to S success.\n");
supervisor_trap_init();
#ifdef KERNEL_TEST
RISCV_ECALL_0(0);
#endif
while(1);
}
测试S模式trap需要修改代码，将S模式的环境调用异常也托管给S模式处理，然后再次运行就会看到S模式的trap打印：
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