C 上的中断处理程序在一次中断后不起作用

Question

我正在尝试使用 C 和 QEMU 实现键盘中断处理程序。但是当我执行程序时，我的处理程序只打印一个字符。之后处理程序根本不起作用。

我的 IDT 设置：

struct IDT_entry {
    unsigned short int offset_lowerbits;
    unsigned short int selector;
    unsigned char zero;
    unsigned char type_attr;
    unsigned short int offset_higherbits;
};

void setup_idt() {
    struct IDT_entry IDT[256];
    unsigned long keyboard_address;
    unsigned long idt_address;
    unsigned long idt_ptr[2];

    keyboard_address = (unsigned long) keyboard_handler;
    IDT[0x21].offset_lowerbits = keyboard_address & 0xffff;
    IDT[0x21].selector = 0x8;
    IDT[0x21].zero = 0;
    IDT[0x21].type_attr = 0x8e;
    IDT[0x21].offset_higherbits = (keyboard_address & 0xffff0000) >> 16;

    /*
                PIC1   PIC2
    Commands    0x20   0xA0
    Data        0x21   0xA1

    */

    // ICW1 - init
    outb(0x20, 0x11);
    outb(0xA0, 0x11);

    // ICW2 - reset offset address if IDT
    // first 32 interrpts are reserved
    outb(0x21, 0x20);
    outb(0xA1, 0x28);

    // ICW3 - setup cascading
    outb(0x21, 0b0);
    outb(0xA1, 0b0);

    // ICW4 - env info
    outb(0x21, 0b00000011);
    outb(0xA1, 0b00000011);
    // init finished

    // disable IRQs except IRQ1
    outb(0x21, 0xFD);
    outb(0xA1, 0xff);

    idt_address = (unsigned long)IDT;
    idt_ptr[0] = (sizeof (struct IDT_entry) * 256) + ((idt_address & 0xffff) << 16);
    idt_ptr[1] = idt_address >> 16;

    __asm__ __volatile__("lidt %0" :: "m" (*idt_ptr));
    __asm__ __volatile__("sti");
}

我的键盘处理程序：

// Variables for printing ==
unsigned int location = 0;
char* vga = (char*)0xb8000;
char letter;
// =========================

void keyboard_handler() {
    if (inb(0x64) & 0x01 && (letter = inb(0x60)) > 0) {
        vga[location] = keyboard_map[letter];
        vga[location+1] = 0x4;
        location += 2;
    }

    outb(0x20, 0x20);

    // __asm__ __volatile__("iret");
}

主要功能（从我的 asm bootloader 执行）：

void kmain() {
    setup_idt();

    for (;;) {}
}

我认为问题出在 "iret" 指令中。没有它，我的内核至少会打印一些东西（只有一个字符，就像我之前说的）。但是当我执行 asm volatile("iret"); QEMU 打印一些垃圾，然后在每次击键后清除它 ("SeaBios ...")。我需要做什么？谢谢！

Answer 1

如果您在没有优化的情况下编译，asm("iret") 可能会运行而堆栈指针仍然指向保存的 EBP 值，因为 -fno-omit-frame-pointer 是默认值并且会发生清理结语在函数的最后一个 C 语句之后。

或者它可能指向其他保存的寄存器。无论如何，欺骗编译器并跳出内联 asm 语句永远不会安全（除非你使用 asm goto 可能跳转到函数内的 C 标签，但是那不能解决你的问题）。

此外，C 调用约定允许函数破坏 EAX、ECX、EDX 和 FPU 状态。即使您确实设法将 iret 入侵到您的函数中，它也会破坏被中断代码的状态。 GCC 将使用 SSE/x87 在 32 位模式下实现 _Atomic int64_t load/store，并用于复制大对象，除非您 使用 -mgeneral-regs-only[=62= 编译]

另请参阅@MichaelPetch 对链接副本的回答：了解更多有趣的观点，以及一些 non-GCC 信息。

这里有2种解决方案：

编写一个 pure-asm 包装器来保存 call-clobbered regs，调用你的 C 函数，然后 returns 和 iret

用 __attribute__((interrupt)) 声明你的函数来告诉 GCC 它是一个中断处理程序 。 gcc 手册的 x86 function attributes 有一个例子 .

x86 对该属性的支持与 traditionally-embedded 像 ARM 这样的 ISA 相比有点新，但现代 GCC 确实知道如何发出保留所有 regs 并以 iret 结尾的函数。但是你还需要 -mgeneral-regs-only.

另请参阅 https://wiki.osdev.org/Interrupt_Service_Routines#GCC_.2F_G.2B.2B，它告诉您与此答案相同的内容。

(它还暗示了一个带有 pushad / popad; leave; iret 的邪恶黑客，它只适用于禁用优化。我会不建议，如果你可能的话使用支持 interrupt 属性的较新 GCC。）

wiki 页面的前面部分涵盖了尝试使用您自己的 iret 时遇到的一般问题，因此您可以看到总的 asm（compiler-generated + 您的）对于您的尝试。

C 上的中断处理程序在一次中断后不起作用

Interrupt handler on C doesn't work after one interrupt

c

assembly

gcc

osdev

interrupt-handling