1、前言

• CLINT(Core-Local Interruptor)翻译过来是核本地中断控制器，是比较简单的中断控制器，通常和PLIC（Platform-Level Interrupt COntroller）搭配使用
• 使用CLINT涉及的MTVEC、MCAUSE寄存器，CLIC控制器也同样会使用，两个寄存器会兼容CLINT和CLIC（Core-Local Interrupt Controller ）
• CLIC比CLINT的功能要强大一些，CLIC可以支持一定数目外部中断，而CLINT则不支持，需要结合PLIC来处理外部中断。简单理解：CLIC等于"CLINT+PLIC"的轻量版功能实现
• RISC-V架构的特权集手册里只对MTVEC和MCAUSE寄存器做了最基础的规定，不同款的芯片，寄存器的未定义是有差别的，需要具体分析

2、mtvec寄存器介绍

2.1、mtvec寄存器的位介绍

• 模式位占用两个bit，其中2和3这两个值是保留的，在有的芯片中，2和3会分别对应CLIC的直接模式和CLIC的向量模式
• 模式位不仅可以决定是直接模式还是向量模式，还可以决定使用CLINT控制器还是CLIC控制

2.2、怎么设置直接模式、间接模式

csrs mtvec,1 /* 设置成CLINT的向量模式 */

• 使用csrs指令去操作mtvec寄存器的低两位

2.3、异常处理入口函数地址的对齐要求

• RISC-V特权集手册要求异常处理入口函数的地址必须是4字节向上对齐
• 不同的芯片实现，在对齐要求上有差别，有的需要64字节对齐，有的需要256字节对齐
• 为什么至少4字节对齐？
  • mtvec的低两位已经用来设置模式，但是地址是MXLEN位，如果是4字节向上对齐，则异常入口函数的地址的低两位肯定是0，这样就不用保存，所以BASE字段只有"MXLEN-2"位，要得到异常处理入口函数地址，只需要将mtvec.BASE << 2

2.4、怎么从mtvec寄存器识别出模式和异常入口函数地址

• 识别模式：直接读取出mtvec寄存器的低两位的值
• 读取出异常函数入口地址：从mtvec寄存器中读取出BASE字段，向左移两位；异常入口函数地址 = mtvec.BASE << 2，因为入口函数地址已经4字节向上对齐了，这里将低位填零的做法是没问题的

3、直接模式的初始化

4、向量模式的初始化

4.1、异常向量表的表项

• 每个表项是4个字节，整个向量表的基地址存在mtvec.BASE字段中
• 当发生中断时，硬件将自动跳转到mtvec.BASE + (4 * 中断号)地址处执行
• 为什么32位和64位的异常向量表都是4字节？
  • 异常向量表的表项存的不是中断处理函数的地址，而是一条跳转到中断处理函数的指令，指令的长度就是4字节，和CPU架构的位数无关
  • 如果异常向量表的表项存的是中断处理函数的地址，才需要区分32位和64位架构的CPU
• 零号中断和同步异常都跳转到mtvec.BASE + 0x00处，是否有歧义？
  • 在芯片实现时，会避免掉这种情况，要么干脆就没有零号中断
  • 在RISC-V的官方手册里有相关的说明，不是很理解文档里说的用户模式软件中断，下面是文档原文：
    

4.2、代码初始化向量模式

• 需要注意：每个中断号对应的处理函数必须用==attribute((interrupt))==属性修饰，目的是添加保存/恢复中断现场的代码
• 每个表项都是跳转指令，跳转的范围是当前PC值的前后1MB范围
• 可参考博客：gcc扩展选项__attribute__((interrupt))——指定中断处理函数属性-CSDN博客

5、直接模式和向量模式的比较

• 直接模式
  • 优点：
    • 初始化简单，只有一个入口地址
    • 所有的中断和异常都共用保存/恢复中断现场的代码，编译出的bin文件会小一点（更少代码量）
  • 缺点：
    • 需要在异常处理函数中通过读取mcause寄存器的值来判断究竟是中断还是异常，判断逻辑要负责一点
    • 对于中断的响应会慢一点，因为需要软件去区分产生了哪一个中断
• 向量模式
  • 优点：
    • 对于中断的响应速度回更快，由硬件去判断产生的中断号，并跳转到对应地址处执行（更快响应速度）
  • 缺点：
    • 初始化要更复杂，需要构建异常向量表，并且发生不同的中断，入口地址也不同
    • 每个中断处理函数都必须用__attribute__((interrupt)) 属性修饰，导致编译出来的汇编代码条数会比直接模式多