當ARM異常中斷發生時,系統執行完當前指令后,將跳轉到相應的異常中斷處理程序處執行。當異常中斷處理程序執行完成后,程序返回到發生中斷指令的下條指令處執 行。在進入異常中斷處理程序時,要保存被中斷程序的執行現場,從異常中斷處理程序退出時,要恢復被中斷程序的執行現場。
1、引起異常的原因 對于ARM核,可以且只能識別7種處理器異常,每種異常都對應一種ARM處理器模式,當發生異常時,ARM處理器就切換到相應的異常模式,并調用異常處理 程序進行處理。
(1)、指令執行引起的異常 軟件中斷、未定義指令(包括所要求的協處理器不存在是的協處理器指令)、預取址中止(存儲器故障)、數據中止。
(2)、外部產生的中斷 復位、FIQ、IRQ。
2、ARM中異常中斷的種類
(1)、復位(RESET)
a、當處理器復位引腳有效時,系統產生復位異常中斷,程序跳轉到復位異常中斷處理程序處執行,包括系統加電和系統復位。
b、通過設置PC跳轉到復位中斷向量處執行稱為軟復位。
(2)、未定義的指令 當ARM處理器或者是系統中的協處理器認為當前指令未定義時,產生未定義的指令異常中斷,可以通過改異常中斷機制仿真浮點向量運算。
(3)、軟件中斷 這是一個由用戶定義的中斷指令(SWI)。可用于用戶模式下的程序調用特權操作指令。在實時操作系統中可以通過該機制實現系統功能調用。
(4)、指令與取終止(Prefech Abort) 如果處理器預取的指令的地址不存在,或者該地址不允許當前指令訪問,當被預取的指令執行時,處理器產生指令預取終止異常中斷。
(5)、數據訪問終止(DATAABORT) 如果數據訪問指令的目標地址不存在,或者該地址不允許當前指令訪問,處理器產生數據訪問終止異常中斷。
(6)、外部中斷請求(IRQ) 當處理器的外部中斷請求引腳有效,而且CPSR的寄存器的I控制位被清除時,處理器產生外部中斷請求異常中斷。系統中個外設通過該異常中斷請求處理服務。
(7)、快速中斷請求(FIQ) 當處理器的外部快速中斷請求引腳有效,而且CPSR的F控制位被清除時,處理器產生外部中斷請求異常中斷。
3、異常的響應過程 除了復位異常外,當異常發生時,ARM處理器盡可能完成當前指令(除了復位異常)后,再去處理異常。并執行如下動作: (1)、將引起異常指令的下一條指令的地址保存到新模式的R14中,若異常是從ARM狀態進入,LR寄存器中保存的是下一條指令的地址(當前PC+4或 PC+8,與異常的類型有關);若異常是從Thumb狀態進入,則在LR寄存器中保存當前PC的偏移量,這樣,異常處理程序就不需要確定異常是從何種狀態 進入的。例如:在軟件中斷異常SWI,指令MOV PC,R14_svc總是返回到下一條指令,不管SWI是在ARM狀態執行,還是在Thumb狀 態執行。
(2)、將CPSR的內容保存到要執行異常中斷模式的SPSR中。
(3)、設置CPSR相應的位進入相應的中斷模式。
(4)、通過設置CPSR的第7位來禁止IRQ。如果異常為快速中斷和復位。則還要設置CPSR的第6位來禁止快速中斷。
(5)、給PC強制賦向量地址值。 上面的異常處理操作都是由ARM核硬件邏輯自動完成的,程序計數器PC總是跳轉到相應的固定地址。 如果異常發生時,處理器處于Thumb狀態,則當異常向量地址加載入PC時,處理器自動切換到ARM狀態,則異常處理返回時,自動切換到Thumb狀態。
4、異常中斷處理返回 異常處理完畢之后,ARM微處理器會執行以下幾步操作從異常返回:
(1)、將所有修改過的用戶寄存器從處理程序的保護棧中恢復。
(2)、將SPSR復制回CPSR中,將連接寄存器LR的值減去相應的偏移量后送到PC中。
(3)、若在進入異常處理時設置了中斷禁止位,要在此清除。 復位異常處理程序不需要返回。
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