【文章內(nèi)容簡介】 return 解決辦法 :確保 R14的對應版本在發(fā)生中斷嵌套時不再保存任何有意義的值（將 R14入棧），或者切換到其它處理器模式下。 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實際訪問的寄存器 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 寄存器 R15為 程序計數(shù)器 （ PC），它指向正在取指的地址?？梢哉J為它是一個通用寄存器，但是對于它的使用有許多與指令相關的限制或特殊情況。如果 R15使用的方式超出了這些限制，那么結果將是不可預測的。 讀 R15的限制 ? 正常操作時，從 R15讀取的值是處理器正在取指的地址，即當前正在執(zhí)行指令的地址加上 8個字節(jié)（兩條 ARM指令的長度）。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。 LDR R0,PC ??? ??? PC PC4 PC8 正在執(zhí)行 正在譯碼 正在取指 流水線狀態(tài) 地址 程序代碼 讀 R15的限制 ? 當使用 STR或 STM指令保存 R15時，會有一個例外。這些指令可能將當前指令地址加 8字節(jié)或加 12字節(jié)保存（將來可能還有其它數(shù)字）。偏移量是 8還是 12取決于具體的 ARM芯片，但是對于一個確定的芯片，這個值是一個常量。 所以最好避免使用 STR和 STM指令來保存R15，如果很難做到，那么應當在程序中計算出該芯片的偏移量。 讀 R15的限制 ? 計算偏移量程序代碼： SUB R1,PC,4 。R1=下面 STR指令的地址 STR PC,[R0] 。保存 STR指令地址 +偏移量 LDR R0,[R0] 。然后重裝 SUB R0,R0,R1 。計算偏移量 讀 R15的限制 正常操作時，寫入 R15 的值被當作一個指令地址，程序從這個地址處繼續(xù)執(zhí)行（相當于執(zhí)行一次無條件跳轉(zhuǎn)）。 讀 R15的限制 由于 ARM指令以字節(jié)為邊界，因此寫入 R15的值最低兩位通常為 0b00。具體的規(guī)則取決于內(nèi)核結構的版本： ?在 ARM結構 V3版及以下版本中，寫入 R15的值的最低兩位被忽略，因此跳轉(zhuǎn)地址由指令的實際目標地址（寫入 R15的值）和 0xFFFFFFFC相與得到； ?在 ARM結構 V4版及以上版本中，寫入 R15的值的最低兩位為 0，如果不是，結果將不可預測。 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實際訪問的寄存器 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 寄存器 CPSR為 當前程序狀態(tài)寄存器 ，在異常模式中，另外一個寄存器“備份程序狀態(tài)寄存器（ SPSR）”可以被訪問。每種異常都有自己的 SPSR，在因為異常事件而進入異常時它保存CPSR的當前值，異常退出時可通過它恢復 CPSR。 CPSR反映了當前處理器的狀態(tài)： ?４個條件代碼標志； ?2個中斷控制位； ? 5個對當前處理器模式進行編碼的位； ?1個指示當前執(zhí)行指令的工作狀態(tài)位； ?保留位 。 SPSR： 備份程序狀態(tài)字，保存異常事件發(fā) 生之前的 CPSR． 每個異常模式帶有一個備份程序狀態(tài)寄存器 ， 用于保存在異常事件發(fā)生之前的 CPSR； CPSR和 SPSR通過特殊指令進行訪問 。 程序狀態(tài)寄存器 —— CPSR和 SPSR 程序狀態(tài)寄存器 —— CPSR和 SPSR N Z C V — — I M 0 M 1 M 2 M 3 M 4 T F — . . . 31 30 29 28 27 26 8 7 6 5 4 3 2 1 0 條件代碼標志 保留 控制位 溢出標志 進位 （ 1） 或借位（ 0） 擴展 零 負數(shù) IRQ禁止 FIQ禁止 狀態(tài)位 模式位 Q 當用兩個補碼表示的帶符號數(shù)進行運算時 ， 結果為負數(shù)時 N=1， 結果為正數(shù)或零時 N=0； 指令結果為 0時 Z=1（表示比較結果 “ 相等 ” ），否則 Z=0； 當進行加法運算 ， 并且最高位產(chǎn)生進位時C=1， 否則 C=0。 當進行減法運算 ， 并且最高位產(chǎn)生借位時C=0， 否則 C=1。 對于移位操作指令 ， C為從最高位最后移出的值 ， 其它指令 C通常不變； 當進行加法 /減法運算，并且發(fā)生有符號溢出時 V=1，否則 V=0，其它指令 V通常不變。 ARMv5及以上版本的 E系列中，用 Q標志位指示增強的 DSP運算指令是否發(fā)生溢出，其他版本該位無定義。 保留位被保留將來使用。為了提高程序的可移植性，當改變 CPSR標志和控制位時，請不要改變這些保留位。另外，請確保您程序的運行不受保留位的值影響，因為將來的處理器可能會將這些位設置為 1或者 0。 最低 8位為控制位，當發(fā)生異常時，這些位被硬件改變。當處理器處于一個特權模式時，可用軟件操作這些位。 中斷禁止位 I、 F：置 1時禁止 IRQ中斷和 FIQ中斷 T標志位： T=1時運行于 Thumb狀態(tài)；T=0時運行于 ARM狀態(tài) 。 在程序中 ，不能修改此 bit位 。 運行模式位 M[4:0]的具體含義 M[4:0] 10000 10001 10010 10011 處理器 模式 用戶模式 FIQ 模式 IRQ 模式 管理模式 M[4:0] 10111 11011 11111 處理器 模式 中止模式 未定義模式 系統(tǒng)模式 注意 ：不是所有模式位的組合都定義了有效的處理器模式 ， 如果使用了錯誤的設置 ， 將引起一個無法恢復的錯誤 。 異常 只要正常的程序流被暫時中止，處理器就進入異常模式。例如響應一個來自外設的中斷。在處理異常之前，處理器內(nèi)核保存當前的處理器狀態(tài)，這樣當處理程序結束時可以恢復執(zhí)行原來的程序。如果同時發(fā)生兩個或更多異常，那么將按照固定的順序來處理異常，詳見“異常優(yōu)先級”部分。 當系統(tǒng)運行時，異?？赡軙S時發(fā)生，為了保證異常發(fā)生時處理器不會處于未知狀態(tài)，在異常向量表中的特定位置放置一條跳轉(zhuǎn)指令，當異常發(fā)生時， PC會被強制設置為對應的異常向量，從而跳轉(zhuǎn)到異常處理程序。 異常向量表 異常類型 模式 地址 復位 管理 0x00000000 未定義指令 未定義 0x00000004 軟件中斷（ SWI） 管理 0x00000008 預取中止（取指令存儲器中止） 中止 0x0000000C 數(shù)據(jù)中止（數(shù)據(jù)訪問存儲器中止） 中止 0x00000010 IRQ（中斷） IRQ 0x00000018 FIQ（快速中斷） FIQ 0x0000001C 進入異常 1. 在適當?shù)?LR中保存下一條指令的地址； 2. 將 CPSR復制到相應的 SPSR中； 3. 根據(jù)異常類型，強制設置 CPSR的運行模式位； 4. 強制 PC從相應的異常向量地址取下一條指令執(zhí)行，從而跳轉(zhuǎn)到相應的異常處理程序處。 注意： ARM7TDMI內(nèi)核在中斷異常時置位中斷禁止標志，這樣可以防止不受控制的異常嵌套。 異?？偸窃?ARM狀態(tài)中進行處理。當處理器處于 Thumb狀態(tài)時發(fā)生了異常，在異常向量地址裝入 PC時，會自動切換到 ARM狀態(tài)。 程序 A IRQ服務程序 系統(tǒng)模式 IRQ模式 程序 寄存器組 1. 程序在系統(tǒng)模式下運行用戶程序，假定當前處理器狀態(tài)為 Thumb狀態(tài)、允許 IRQ中斷； 2. 用戶程序運行時發(fā)生IRQ中斷，硬件完成以下動作： LR_sys SPSR_irq LR_irq LR PC CPSR SPSR SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? MOD T F I . . . N Z C V ?置位 I位（禁止 IRQ中斷） ?清零 T位（進入 ARM狀態(tài)） ?設置 MOD位，切換處理器模式至 IRQ模式 ?將下一條指令的地址存入IRQ模式的 LR寄存器 ?將 CPSR寄存器內(nèi)容存入IRQ模式的 SPSR寄存器 ?將跳轉(zhuǎn)地址存入 PC，實現(xiàn)跳轉(zhuǎn) IRQ01BackAddr JumpAddr SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? “?”表示對該位不關心 進入異常的過程 退出異常 1. 將 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； 2. 將 SPSR的值復制回 CPSR； 3. 若在進入異常處理時設置了中斷禁止位，要在此清除 注意： 恢復 CPSR的動作會將 T、 F和 I位自動恢復為異常發(fā)生前的值。 在異常處理結束后，異常處理程序完成以下動作： 程序 A IRQ服務程序 系統(tǒng)模式 IRQ模式 程序 寄存器組 LR_sys SPSR_irq LR_irq LR PC CPSR SPSR SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? MOD T F I . . . N Z C V ?將 SPSR寄存器的值復制回CPSR寄存器； ?將 LR寄存的值減去一個常量后復制到 PC寄存器，跳轉(zhuǎn)到被中斷的用戶程序。 IRQ01BackAddr JumpAddr return SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? BackAddr4 “?”表示對該位不關心 退出異常的過程 ? 快速中斷請求（ FIQ） : 快速中斷請求 (FIQ)適用于對一個突發(fā)事件的快速響應，這得益于在 ARM狀態(tài)中，快中斷模式有 8個專用的寄存器可用來滿足寄存器保護的需要（這可以加速上下文切換的速度）。 不管異常入口是來自 ARM狀態(tài)還是 Thumb狀態(tài)， FIQ處理程序都會通過執(zhí)行下面的指令從中斷返回： SUBS PC,R14_fiq,4 在一個特權模式中，可以通過置位 CPSR中的 F位來禁止 FIQ異常。 ? 中斷請求（ IRQ） : IRQ異常屬于正常的中斷請求，可通過對處理器的 nIRQ引腳輸入低電平產(chǎn)生（在具體的芯片中， nIRQ由片內(nèi)外設拉低， nIRQ是內(nèi)核的一個信號，對用戶不可見）。 IRQ的優(yōu)先級低于 FIQ，對于 FIQ它是被屏蔽的。 不管異常入口是來自 ARM狀態(tài)還是 Thumb狀態(tài)， FIQ處理程序都會通過執(zhí)行下面的指令從中斷返回： SUBS PC,R14_fiq,4 在一個特權模式下，都可通過置位 CPSR中的 I位來禁止 IRQ。 ? 中止（ Abort） : 中止發(fā)生在對存儲器的訪問不能完成時，中止包含兩種類型： –