【正文】 Q 0x0000001C ? 異常的入口和出口處理 如果異常處理程序已經(jīng)把返回地址拷貝到堆棧 ，那么可以使用一條多寄存器傳送指令來恢復(fù)用戶寄存器并實(shí)現(xiàn)返回 。中斷返回 注意 ：中斷返回指令的寄存器列表 （ 其中必須包括PC） 后的 “ ^”符號(hào)表示這是一條特殊形式的指令 。當(dāng)處理器處于 Thumb狀態(tài)時(shí)發(fā)生了異常，在異常向量地址裝入PC時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換到 ARM狀態(tài)。對(duì)于 FIQ序列它是被屏蔽的。這意味著 ARM7TDMI內(nèi)核總是會(huì)保護(hù)被中止的 LDM指令中的 R15（總是最后一個(gè)被轉(zhuǎn)移的寄存器）。 當(dāng)回寫被設(shè)置時(shí)，基址寄存器被更新。 ? 快速中斷請(qǐng)求 異常 中斷請(qǐng)求（ IRQ）異常是一個(gè)由 nIRQ輸入端的低電平所產(chǎn)生的正常中斷（在具體的芯片中， nIRQ由片內(nèi)外設(shè)拉低， nIRQ是內(nèi)核的一個(gè)信號(hào)，對(duì)用戶不可見）。 異常 ARM7TDMI內(nèi)核在中斷異常時(shí)置位中斷禁止標(biāo)志，這樣可以防止不受控制的異常嵌套。計(jì)算返回地址 STMFD SP!,{R0R3,LR} 。 在處理異常之前 ， ARM7TDMI內(nèi)核保存當(dāng)前的處理器狀態(tài) ， 這樣當(dāng)處理程序結(jié)束時(shí)可以恢復(fù)執(zhí)行原來的程序 。 最低 8位為控制位，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，這些位被硬件改變。 寄存器組織 ?程序狀態(tài)寄存器 — CPSR(1)+SPSR(5) 寄存器組織 CPSR反映了當(dāng)前處理器的狀態(tài)： ?４個(gè)條件代碼標(biāo)志； ?2個(gè)中斷控制位； ? 5個(gè)對(duì)當(dāng)前處理器模式進(jìn)行編碼的位； ?1個(gè)指示當(dāng)前執(zhí)行指令的工作狀態(tài)位； ?保留位 。每個(gè)異常模式都有其自身的 SP分組版本， SP通常指向各異常模式所專用的堆棧。每種異常都有自己的 SPSR，在因?yàn)楫惓Ｊ录M(jìn)入異常時(shí)它保存 CPSR的當(dāng)前值，異常退出時(shí)可通過它恢復(fù) CPSR。 寄存器組織 ? 讀 R15的限制 計(jì)算偏移量程序代碼： SUB R1,PC,4 ?？梢哉J(rèn)為它是一個(gè)通用寄存器，但是對(duì)于它的使用有許多與指令相關(guān)的限制或特殊情況。 Lable 程序 A 程序 B R14 ? R14寄存器與子程序調(diào)用 BL Lable 地址 A ??? MOV PC,LR R14(地址 A) ??? A執(zhí)行過程中調(diào)用程序 B； 操作流程 Lable，執(zhí)行程序 B。一個(gè)用于除 FIQ模式之外的所有寄存器模式，另一個(gè)用于 FIQ模式。在不同的工作模式和處理器狀態(tài)下，程序員可以訪問的寄存器也不盡相同。它們除了可以通過程序切換進(jìn)入外，也可以由特定的異常進(jìn)入。從 Thumb狀態(tài)切換到 ARM狀態(tài) LDR R0,=Lable BX R0 地址最低位為 1，表示切換到 Thumb狀態(tài) 地址最低位為 0，表示切換到 ARM狀態(tài) 跳轉(zhuǎn)地址標(biāo)號(hào) ARM微處理器的工作狀態(tài) 第二章 目錄 ※ 1 ARM微處理器概述 ● ARM處理器系列 ● RISC體系結(jié)構(gòu) ● ARM和 Thumb狀態(tài) ● 寄存器 ● ARM指令集概述 ● Thumb指令集概述 ※ 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) ● 數(shù)據(jù)類型 ● ARM微處理器的工作狀態(tài) ● ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式 ● 處理器模式 ● 寄存器組織 ● 異常 ※ 3 ARM/Thumb指令系統(tǒng) ● 處理器尋址方式 ● 指令集介紹 ● 指令集介紹 ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式 ARM體系結(jié)構(gòu)可以用兩種方法存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)據(jù)， 稱為 大端格式 和 小端格式 。 ? 處理器狀態(tài)切換 進(jìn)入 Thumb狀態(tài)： 當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位 (位 [0])為 1時(shí)，執(zhí)行 BX指令 進(jìn)入 Thumb狀態(tài) 。 ? 正在執(zhí)行 Thumb指令集的處理器是工作在Thumb狀態(tài)下。 ■ 指令字長度一致，單拍完成，便于流水操作 。 可以用于視頻游戲機(jī)和高性能打印機(jī)等場(chǎng)合。目前，采用 ARM 技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP)核的微處理器已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)， ARM ? ARM公司簡介 將技術(shù)授權(quán)給其它芯片廠商 形成各具特色的 ARM芯片 . . . 第二章 目錄 ※ 1 ARM微處理器概述 ● ARM處理器系列 ● RISC體系結(jié)構(gòu) ● ARM和 Thumb狀態(tài) ● 寄存器 ● ARM指令集概述 ● Thumb指令集概述 ※ 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) ● 數(shù)據(jù)類型 ● ARM微處理器的工作狀態(tài) ● ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式 ● 處理器模式 ● 寄存器組織 ● 異常 ※ 3 ARM/Thumb指令系統(tǒng) ● 處理器尋址方式 ● 指令集介紹 ● 指令集介紹 ? ARM處理器核簡介 ARM公司開發(fā)了很多系列的 ARM處理器核，目前最新的系列已經(jīng)是 ARM11了，而 ARM6核以及更早的系列已經(jīng)很罕見了。 Jazelle是 ARM體系結(jié)構(gòu)的一種相關(guān)技術(shù)，用于在處理器指令層次對(duì) JAVA加速 ARM7系列廣泛應(yīng)用于多媒體和嵌入式設(shè)備，包括 Inter設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備，以及移動(dòng)電話、 PDA等無線設(shè)備。 ? ARM處理器核簡介 —— Xscale Intel Xscale微控制器則提供全性能、高性價(jià)比、低功耗的解決方案，支持 16位 Thumb指令并集成數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）指令。寄存器不少于 32個(gè)。 ? 寄存器被安排成部分重疊的組。 當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位 (位 [0])為 0時(shí)執(zhí)行 BX指令 進(jìn)入 ARM狀態(tài) 。這樣的好處是可以更好的支持操作系統(tǒng)并提高工作效率。 處理器模式 ? 用戶和系統(tǒng)模式 處理器模式 說明 備注 用戶 (usr) 正常程序工作模式 不能直接切換到其它模式 系統(tǒng) (sys) 用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)等 與用戶模式類似，但具有可以直接切換到其它模式等特權(quán) 快中斷 (fiq) 支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理 FIQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中斷 (irq) 用于通用中斷處理 IRQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 管理 (svc) 操作系統(tǒng)保護(hù)代碼 系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中止 (abt) 用于支持虛擬內(nèi)存和 /或存儲(chǔ)器保護(hù) 在 ARM7TDMI沒有大用處 未定義 (und) 支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真 未定義指令異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 這兩種模式都不能由異常進(jìn)入，而且它們使用完全相同的寄存器組。 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 無 14 R6用戶無R9R1系統(tǒng)_svc 12R4管理_abt 15t t R7中止_und 10R2未定義_irq ir 13 ir R5中斷_fiq fi fi fi fi fi fi fi R0快中斷ARM狀態(tài)各模式下可以訪問的寄存器 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_svc SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 一般的通用寄存器 fi ir t 12 fi fi fi fi iR1 在匯編語言中寄存器 R0～ R13為保存數(shù)據(jù)或地址值的 通用寄存器 。一個(gè)用于用戶和系統(tǒng)模式，其余 5個(gè)分別用于 5種異常模式。 寄存器組織 ? R14寄存器注意要點(diǎn) 當(dāng)發(fā)生異常嵌套時(shí)，這些異常之間可能會(huì)發(fā)生沖突。由于 ARM指令總是以字為單位，所以 R15寄存器的最低兩位總是為 0。然后重裝 SUB R0,R0,R1 。其中 ，但注意 a1～ a4，v1～ v4必須用小寫。 注意 ：在發(fā)生異常時(shí)，處理器自動(dòng)進(jìn)入 ARM狀態(tài)。 所有 ARM指令都可按條件來執(zhí)行，而 Thumb指令中只有分支指令可按條件執(zhí)行。為了提高程序的可移植性，當(dāng)改變 CPSR標(biāo)志和控制位時(shí)，請(qǐng)不要改變這些保留位。 SUB LR,LR,4 。這條指令在從存儲(chǔ)器中裝載 PC的同時(shí) （ PC是最后恢復(fù)的 ） ， CPSR也得到恢復(fù) 。 ? 進(jìn)入異常 異常 當(dāng)異常結(jié)束時(shí)，異常處理程序必須： LR中的值減去偏移量后存入 PC，偏移量根據(jù)異常的類型而有所不同； SPSR的值復(fù)制回 CPSR； 。任何時(shí)候在一個(gè)特權(quán)模式下，都可通過置位CPSR中的 I 位來禁止 IRQ。 ? 中止 —— 數(shù)據(jù)中止 當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)中止后，根據(jù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止的指令類型作出不同的處理： 異常 在修復(fù)產(chǎn)生中止的原因后，不管處于哪種處理器操作狀態(tài)，處理程序都必須執(zhí)行下面的返回指令 ： SUBS PC,R14_abt,8 ? 中止 —— 數(shù)據(jù)中止 異常 使用軟件中斷 (SWI)指令可以進(jìn)入管理模式，通常用于請(qǐng)求一個(gè)特定的管理函數(shù)。中止處理程序必須注意這一點(diǎn)； ?交換指令（ SWP）中止好像沒有被執(zhí)行過一樣（中止必須發(fā)生在 SWP指令進(jìn)行讀訪問時(shí)） ； 異常 ?塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令（ LDM,STM）完成。 不管異常入口是來自 ARM狀態(tài)還是 Thumb狀態(tài)，F(xiàn)IQ處理程序都會(huì)通過執(zhí)行下面的指令從中斷返回： SUBS PC,R14_fiq,4 在一個(gè)特權(quán)模式中，可以通過置位 CPSR中的 F位來禁止 FIQ異常。 異常 ? 進(jìn)入異常 在異常發(fā)生后 ， ARM7TDMI內(nèi)核會(huì)作以下工作： CPSR復(fù)制到適當(dāng)?shù)?SPSR中； 3. 將 CPSR模式位強(qiáng)制設(shè)置為與異常類型相對(duì)應(yīng)的值； PC從相關(guān)的異常向量處取指 。 中斷處理代碼的開始部分和退出部分 ? 異常的入口和出口處理 SUB LR,LR,4 。 例如響應(yīng)一個(gè)來自外設(shè)的中斷 。 對(duì)于移位操作指令 ， C為從最高位最后移出的值 ， 其它指令 C通常不變； 當(dāng)進(jìn)行加法 /減法運(yùn)算，并且發(fā)生有符號(hào)溢