微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)-第七章arm微處理器編程模型-資料下載頁
2025-05-15 05:20本頁面
【正文】 在零等待狀態(tài)的系統(tǒng)中，Tldm為 20個處理器周期。 – ③ Texc(數(shù)據(jù)中止異常進(jìn)入時間 )。 Texc為 3個處理器周期。 – ④ Tfiq(FIQ進(jìn)入時間 )。 Tfiq為 2個處理器周期。 ? 總延遲是 29個處理器周期。在使用 40 MHz處理器時鐘的系統(tǒng)中，總延遲超過 ms。當(dāng)延遲結(jié)束時，處理器執(zhí)行在 0x1C處的指令。 ? 對于最大的 IRQ延遲，其計(jì)算與 FIQ的類似。若必須允許 FIQ有更高的優(yōu)先級，那么其結(jié)果是，進(jìn)入 IRQ處理程序的延遲時間是隨機(jī)的。 未定義指令異常 ? 當(dāng) ARM處理器遇到一條自己和系統(tǒng)內(nèi)任何協(xié)處理器都無法處理的指令時，將產(chǎn)生未定義指令陷阱。 ? 軟件可使用這一機(jī)制通過模擬未定義的協(xié)處理器指令來 擴(kuò)展ARM指令集。 2021617 36/95 軟件中斷異常（ SWI） ? 執(zhí)行指令 SWI可進(jìn)入軟件中斷異常； ? 該異常使處理器從用戶模式進(jìn)入管理模式，通常用于請求一個特定的 管理函數(shù) （即調(diào)用系統(tǒng)功能函數(shù)）。 2021617 37/95 異常向量（表） 向量地址 異常類型 進(jìn)入時模式 進(jìn)入時 I狀態(tài) 進(jìn)入時 F狀態(tài) 0x0000 0000 復(fù)位 管理 禁止 禁止 0x0000 0004 未定義指令 未定義 I F 0x0000 0008 軟件中斷 (SWI) 管理 禁止 F 0x0000 000C 預(yù)取中止 (指令 ) 中止 I F 0x0000 0010 數(shù)據(jù)中止 中止 I F 0x0000 0014 保留 保留 — — 0x0000 0018 IRQ 中斷 禁止 F 0x0000 001C FIQ 快中斷 禁止 禁止 ? 異常發(fā)生時處理器將 PC值強(qiáng)制設(shè)置為對應(yīng)的異常向量； ? 異常向量處通常只存放一條跳轉(zhuǎn)指令，指向真正的異常處理 程序； ?異常向量表的后面一般緊跟著存放 FIQ的異常處理程序，這樣 可以減少一次跳轉(zhuǎn)，提高 FIQ的響應(yīng)速度； 2021617 38/95 異常響應(yīng)過程 ? 在 LR中保存返回地址信息； ARM狀態(tài)下將當(dāng)前指令地址加 4或加 8復(fù)制到 LR Thumb狀態(tài)下將當(dāng)前指令地址加 4或加 8 復(fù)制到 LR ? 將 CPSR復(fù)制到適當(dāng)?shù)?SPSR中； ? 將 CPSR模式位強(qiáng)制設(shè)置為與異常類型相對應(yīng)的值； ? 強(qiáng)制 PC從相關(guān)的異常向量處取指； 注 1：中斷異常時置位中斷禁止標(biāo)志可以防止不受控制的異常嵌套 2：異常總是在 ARM狀態(tài)中處理。若處理器處于 Thumb狀態(tài)時發(fā)生異常，則異常向量地址裝入 PC時會自動切換到 ARM狀態(tài)。 取決于異常類型 2021617 39/95 程序 A IRQ服務(wù)程序 系統(tǒng)模式 IRQ模式 程序 寄存器組 異常響應(yīng)（進(jìn)入）過程 1. 程序運(yùn)行用戶程序，假定當(dāng)前處理器狀態(tài)為 Thumb狀態(tài)、允許 IRQ中斷； 2. 用戶程序運(yùn)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(jìn)入 ARM狀態(tài)） ? 設(shè)置 MOD位，切換處理器模 式至 IRQ模式 ?將返回地址信息存入 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(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn) IRQ01BackAddr JumpAddr SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ?“ ?”表示對該位不關(guān)心 2021617 40/95 異常返回（退出）過程 ? 將 LR（ R14 ）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； ? 將 SPSR的值復(fù)制回 CPSR； ? 清零在入口置位的 中斷禁止標(biāo)志 ； 注：恢復(fù) CPSR的動作會將 T、 F和 I位自動恢復(fù)為異常發(fā)生前的值。 2021617 41/95 在異常處理結(jié)束后，異常處理程序 完成以下動作： 程序 A IRQ服務(wù)程序 系統(tǒng)模式 IRQ模式 程序 寄存器組 異常返回（退出）過程 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(fù)制回 CPSR寄存器； ?將 LR寄存的值減去一個偏移量后復(fù)制到 PC寄存器，跳轉(zhuǎn)到被中斷的用戶程序。 IRQ01BackAddr JumpAddr return SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ?BackAd r4 “ ?”表示對該位不關(guān)心 2021617 42/95 用堆棧處理異常的入口和出口 1. 如果異常處理程序已把返回地址拷貝到堆棧，即可使用寄存器傳送指令來實(shí)現(xiàn)返回； 2. 中斷處理代碼的開始部分和退出部分 注：這里使用的堆棧指針 SP（ R13）是屬于異常模式的寄存器，每個異常模式有自己的堆棧指針。這個堆棧指針應(yīng)必須在系統(tǒng)啟動時初始化。 SUB LR,LR,4 。計(jì)算返回地址 STMFD SP!,{R0R3,LR} 。保存使用到的寄存器 . . . LDMFD SP!,{R0R3,PC}^ 。中斷返回 從存儲器中裝載 PC的同時（ PC是最后恢復(fù)的）， CPSR也得到恢復(fù)。 43/95 異常的返回指令 返回指令 之前的狀態(tài) 備注 ARM R14_x Thumb R14_x BL MOV PC,R14 PC+4 PC+2 此處 PC是取指（ BL/SWI/未定義指令）或預(yù)取指中止處的地址 軟件中斷 SWI MOVS PC,R14_svc PC+4 PC+2 未定義的指令 MOVS PC,R14_und PC+4 PC+2 預(yù)取指中止 SUBS PC,R14_abt,4 PC+4 PC+4 快中斷 SUBS PC,R14_fiq,4 PC+4 PC+4 此處 PC為由于 FIQ或IRQ占先而沒有被執(zhí)行的指令的地址 中斷 SUBS PC,R14_irq,4 PC+4 PC+4 數(shù)據(jù)中止 SUBS PC,R14_abt,8 PC+8 PC+8 此處 PC為產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止的裝載或保存指令的地址。 復(fù)位 無 — — 復(fù)位時保存在 R14_svc中的值不可預(yù)知。 注意： “ MOVS PC,R14_svc”是指在管理模式執(zhí)行 MOVS PC,R14指令，“ MOVS PC,R14_und”、 “ SUBS PC,R14_abt,4”等指令也是類似的。 44/95 作業(yè) ? 、 、
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