嵌入式系統(tǒng)講義——第2章-資料下載頁(yè)
2025-05-14 00:15本頁(yè)面
【正文】 — 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 25 ARM的異常中斷響應(yīng)過(guò)程 復(fù)位異常將立即終止正在執(zhí)行的指令，其他的異常中斷將在完成當(dāng)前指令后轉(zhuǎn)到異常處理程序進(jìn)行處理。 ARM處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過(guò)程如下： （ 1） 將 CPSR的內(nèi)容保存到即將進(jìn)入模式的 SPSR中，實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位和各條件標(biāo)志位的保存。 （ 2） 設(shè)置 CPSR的相應(yīng)位。 ? 設(shè)置模式控制位 M[4:0]，使處理器進(jìn)入相應(yīng)的工作模式。 ? 設(shè)置中斷標(biāo)志位 I=1，禁止 IRQ中斷 ? 當(dāng)進(jìn)入 Reset或 FIQ模式時(shí)，設(shè)置中斷標(biāo)志位 F=1，禁止 FIQ中斷 （ 3） 將剛執(zhí)行完的正常程序指令對(duì)應(yīng)的下一條指令保存到新異常模式的 R14（ LR）中，以備異常執(zhí)行完成后正確返回到正常程序的指令地址。 （ 4） 給程序計(jì)數(shù)器（ PC）強(qiáng)制賦值，使程序跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)模式的矢量地址處開(kāi)始執(zhí)行程序。該矢量地址處存放一條指向相應(yīng)中斷處理程序的轉(zhuǎn)移指令，從而可使程序跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷程序處執(zhí)行異常中斷處理。 以上過(guò)程由硬件自動(dòng)完成，不需要程序員用軟件編程實(shí)現(xiàn)。 每種異常模式都有兩個(gè)寄存器 R13_mode和 R14_mode，分別保存相應(yīng)模式下的堆棧指針和返回地址。堆棧指針可以用來(lái)定義一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域保存其他用戶寄存器，如 R0~R7,保存完后在新模式下就可以任意使用這些寄存器了。這個(gè)過(guò)程需要程序員用軟件編程來(lái)完成。 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 26 ARM的異常中斷返回過(guò)程 復(fù)位異常處理由硬件自動(dòng)完成，之后將從頭開(kāi)始程序的執(zhí)行，沒(méi)有返回過(guò)程；其他的異常中斷在完成異常處理程序后將返回被中斷了的正常程序處繼續(xù)執(zhí)行，要求異常處理程序能精確地恢復(fù)異常發(fā)生時(shí)的用戶狀態(tài)。從異常中斷處理程序中返回時(shí)需要執(zhí)行以下 4個(gè)基本操作： （ 1） 所有修改過(guò)的用戶寄存器必須從處理程序的保護(hù)堆棧中恢復(fù)（出棧）。 （ 2） 將 SPSR_mode寄存器內(nèi)容復(fù)制到 CPSR中，使得 CPSR從相應(yīng)的 SPSR中恢復(fù)，這樣就恢復(fù)了被中斷的程序狀態(tài)。 （ 3） 將 R14（ LR）中的值復(fù)制到 PC中，使程序從被中斷了的正常程序處開(kāi)始執(zhí)行。 （ 4） 最后清除 CPSR中的中斷禁止標(biāo)志位 I 和 /或 F。 以上過(guò)程需要程序員用軟件編程來(lái)完成。 異常中斷向量表 該表中的地址位于程序存儲(chǔ)器的最前端，每種模式對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，每個(gè)地址的長(zhǎng)度是 32位。在發(fā)生異常時(shí)，處理器將相應(yīng)的地址值自動(dòng)賦給 PC，完成第一次跳轉(zhuǎn)，這是一種硬件機(jī)制；在每個(gè)相應(yīng)的地址中保存著一條跳轉(zhuǎn)指令，指向異常處理程序的起始位置，這個(gè)跳轉(zhuǎn)指令和異常處理程序由程序員編程來(lái)完成，由軟件實(shí)現(xiàn)。中斷向量表中地址0x00000014不用。 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 27 異常中斷的優(yōu)先級(jí) 當(dāng)幾個(gè)異常中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，必須按照一定的順序來(lái)處理這些異常中斷。在 ARM中通過(guò)給異常中斷賦予一定的優(yōu)先級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種處理順序。優(yōu)先級(jí)順序如下： ?復(fù)位（最高優(yōu)先級(jí)）； ?數(shù)據(jù)異常中止； ?FIQ； ?IRQ； ?預(yù)取指異常中止； ?SWI、未定義指令； 如果幾個(gè)異常同時(shí)發(fā)生，將首先執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的異常中斷，其他的異常將掛起，執(zhí)行完高優(yōu)先級(jí)的異常后再執(zhí)行次高優(yōu)先級(jí)的異常；如果一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的異常首先發(fā)生并開(kāi)始執(zhí)行（但未完成），此時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的異常也發(fā)生了，此時(shí)高優(yōu)先級(jí)的異常將打斷低優(yōu)先級(jí)的異常程序轉(zhuǎn)而去執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的異常程序，完成之后再去執(zhí)行未完成的低優(yōu)先級(jí)異常程序；反過(guò)來(lái)，高優(yōu)先級(jí)的異常首先發(fā)生并開(kāi)始執(zhí)行，此時(shí)低優(yōu)先級(jí)的異常將不能打斷高優(yōu)先級(jí)異常的執(zhí)行，只有等到高優(yōu)先級(jí)異常完成之后才能開(kāi)始低優(yōu)先級(jí)異常的執(zhí)行。這種功能也是一種硬件機(jī)制。 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 28 ARM 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)類型及格式簡(jiǎn)介 1. ARM支持的數(shù)據(jù)類型 ? 8位有符號(hào)和無(wú)符號(hào) 字節(jié) ? 16位有符號(hào)和無(wú)符號(hào) 半字 ，以 2字節(jié)為邊界對(duì)齊 ? 32位有符號(hào)和無(wú)符號(hào) 字 ，以 4字節(jié)為邊界對(duì)齊 2. 存儲(chǔ)器組織 小端格式 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 29 大端格式
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