【正文】 ，減少了開銷。 ARM異常 ARM異常中斷響應(yīng)過程 一、進(jìn)入異常 當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，除了復(fù)位異常立即中止當(dāng)前指令外，處理器盡量完成當(dāng)前指令，然后脫離當(dāng)前的程序去處理異常。ARM處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過程如下 ： 保存返回地址 將引起異常指令的下一條指令的地址保存到新的異常模式 x下的 R14，即 R14mode中，使異常處理程序執(zhí)行完后能正確返回原程序。 保存當(dāng)前狀態(tài)寄存器 CPSR的內(nèi)容 將 CPSR的內(nèi)容保存到將要執(zhí)行的異常中斷對(duì)應(yīng)的 SPSR中，便于中斷返回時(shí)恢復(fù)處理器當(dāng)前的狀態(tài)位、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位。 ARM異常 設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)寄存器 CPSR中的相應(yīng)位 ? 設(shè)置 CPSR模式控制位 CPSR［ 4： 0］，使處理器進(jìn)入相應(yīng)的執(zhí)行模式； ? 設(shè)置中斷標(biāo)志位 （ CPSR［ 6］ =1），禁止 IRQ中斷； ? 設(shè)置中斷標(biāo)志位 （ CPSR［ 7］ =1）禁止 FIQ中斷，當(dāng)進(jìn)入 Reset或 FIQ模式時(shí)。 轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序 取相應(yīng)的中斷向量給程序計(jì)數(shù)器 PC，使程序開始執(zhí)行中斷處理程序。 一般地說，矢量地址處將包含一條指向相應(yīng)程序的轉(zhuǎn)移指令，從而可跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行異常中斷處理程序 。 ARM異常 ARM異常 ARM處理器對(duì)異常的響應(yīng)過程可以用偽代碼描述如下 ： R14_exception_mode=return link SPSR_exception_mode=CPSR CPSR［ 4： 0］ =exception mode number（ M位） CPSR［ 5］ =0 /*當(dāng)運(yùn)行于 ARM狀態(tài)時(shí) */（ T位） CPSR［ 6］ =1 /*禁止新的 IRQ中斷 */（ F位） if exceptionmode=Reset or FIQ then CPSR［ 7］ =1 /*當(dāng) Reset 或 FIQ異常中斷時(shí) */ /*禁止新 的 FIQ中斷 */（ I位） PC=exception vector address 注意使用異常模式下的特有寄存器 ? 每個(gè)異常模式對(duì)應(yīng)有兩個(gè)寄存器R13_mode、 R14_mode分別保存相應(yīng)模式下的 堆棧指針 、 返回地址 ；堆棧指針可用來定義一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域保存其它用戶寄存器，在程序初始化時(shí)應(yīng)該對(duì)各種模式堆棧設(shè)置，便于隨時(shí)使用。 ? FIQ模式還有額外的專用寄存器R8_fiq～ R12_fiq，使用這些寄存器可以加快快速中斷的處理速度。 ARM異常 二、異常返回 異常返回應(yīng)執(zhí)行的操作 異常處理完畢之后， ARM微處理器會(huì)執(zhí)行以下幾步操作從異常返回： ? 將返回地址裝入 PC 把連接寄存器 LR的值減去相應(yīng)的偏移量，然后送到 PC中。 ? 恢復(fù) CPSR的值 將 SPSR復(fù)制回 CPSR中。 ? 清除中斷屏蔽位 若在進(jìn)入異常處理時(shí)設(shè)置了中斷禁止位，要在此清除。 可以認(rèn)為應(yīng)用程序總是從復(fù)位異常處理程序開始執(zhí)行的，因此復(fù)位異常處理程序不需要返回。 ARM異常 各種異常返回方法 ? FIQ中斷返回 不管是在 ARM狀態(tài)還是在 Thumb狀態(tài)下進(jìn)入 FIQ模式，F(xiàn)IQ處理程序均可以執(zhí)行以下指令從 FIQ模式返回： SUBS PC,R14fiq ,4 ? 指令預(yù)取中止（ Abort ）異常返回 當(dāng)指令預(yù)取訪問存儲(chǔ)器失敗時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)向 ARM處理器發(fā)出存儲(chǔ)器中止（ Abort）信號(hào)，預(yù)取的指令被記為無效，但只有當(dāng)處理器試圖執(zhí)行無效指令時(shí)，指令預(yù)取中止異常才會(huì)發(fā)生，如果指令未被執(zhí)行，例如在指令流水線中發(fā)生了跳轉(zhuǎn)，則預(yù)取指令中止不會(huì)發(fā)生。 如果發(fā)生了指令預(yù)取中止異常，無論是在 ARM狀態(tài)還是Thumb狀態(tài)，其返回指令為： SUBS PC, R14_abt, 4 ；重新執(zhí)行被中止的指令 ARM異常 ? 數(shù)據(jù)中止（ Abort ）異常返回 如果發(fā)生了數(shù)據(jù)中止異常，無論是在 ARM狀態(tài)還是 Thumb狀態(tài)，其返回指令為： SUBS PC, R14_abt, 8 重新執(zhí)行被中止的指令 ? 軟件中斷指令（ SWI） 異常返回 用于進(jìn)入管理模式，常用于請(qǐng)求執(zhí)行特定的管理功能。軟件中斷處理程序執(zhí)行以下指令可以從 SWI模式返回，無論是在 ARM狀態(tài)還是 Thumb狀態(tài)： MOVS PC , R14_svc 以上指令恢復(fù) PC（從 R14_svc）和 CPSR（從 SPSR_svc）的值，并返回到 SWI的下一條指令。 ARM異常 ? 未定義指令異常返回 當(dāng) ARM處理器遇到不能處理的指令時(shí)，會(huì)產(chǎn)生未定義指令異常。采用這種機(jī)制，可以通過軟件仿真擴(kuò)展 ARM或 Thumb指令集。 處理器執(zhí)行以下程序返回，無論是在ARM狀態(tài)還是 Thumb狀態(tài)： MOVS PC, R14_und 以上指令恢復(fù) PC（從 R14_und）和 CPSR（從SPSR_und）的值，并返回到未定義指令后的下一條指令。 ARM異常 異常類型 模式 低向量地址 高向量地址 復(fù)位 管理 0x00000000 0xFFFF0000 未定義指令 未定義 0x00000004 0xFFFF0004 軟件中斷（ SWI） 管理 0x00000008 0xFFFF0008 預(yù)取中止 （取指令存儲(chǔ)器中止） 中止 0x0000000C 0xFFFF000C 數(shù)據(jù)中止 (訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中止 ) 中止 0x00000010 0xFFFF0010 IRQ（中斷） IRQ 0x00000018 0xFFFF0018 FIQ（快速中斷） FIQ 0x0000001C 0xFFFF001C ARM中斷向量 ARM中斷向量和優(yōu)先級(jí) 異常中斷向量表 ARM的異常 地 址 異 常 進(jìn)入模式 0x0000,0000 復(fù)位 管理模式 0x0000,0004 未定義指令 未定義模式 0x0000,0008 軟件中斷 管理模式 0x0000,000C 中止（預(yù)取指令） 中止模式 0x0000,0010 中止（數(shù)據(jù)） 中止模式 0x0000,0014 保留 保留 0x0000,0018 IRQ IRQ 0x0000,001C FIQ FIQ 字對(duì)齊的連續(xù)地址 異常中斷向量表說明： 存儲(chǔ)器的前 8個(gè)字中除了地址 0x00000014之外，全部被用作異常矢量地址。 這是因?yàn)樵谠缙诘?26位地址空間的 ARM處理器中，曾使用地址 0x00000014來捕獲 落在地址空間之外的 load和 store存儲(chǔ)器地址 。這些陷阱稱為“地址異?！?，因?yàn)?32位的 ARM不會(huì)產(chǎn)生落在它的 32位地址空間之外的地址，所以地址異常在當(dāng)前的體系結(jié)構(gòu)中沒有作用，0x00000014的矢量地址也就不再使用了。 ARM的異常 ARM中斷的優(yōu)先級(jí) ARM異常 優(yōu)先級(jí) 異 常 1（最高） 復(fù)位 2 數(shù)據(jù)中止 3 FIQ 4 IRQ 5 預(yù)取指令中止 6（最低） 未定義指令、 SWI ARM系統(tǒng)調(diào)試接口 系統(tǒng)信號(hào)和調(diào)試工具狀況 ? 傳統(tǒng)調(diào)試工具及調(diào)試方法 傳統(tǒng)的工具和方法存在過分依賴芯片引腳的特點(diǎn)，不能在處理器高速運(yùn)行下正常工作，并且占用系統(tǒng)資源、不能實(shí)時(shí)跟蹤和設(shè)置硬件斷點(diǎn)、價(jià)格過于昂貴等弊端。 ? SoC信號(hào)特點(diǎn) 目前高度集成的嵌入式 SoC的普遍使用，有很多動(dòng)作都從不在芯片的外部 I/O上體現(xiàn)，一些內(nèi)部模塊的控制、存儲(chǔ)器的總線信號(hào)也并不完全體現(xiàn)在芯片的外部 I/O引腳上。 ? 需要新的調(diào)試技術(shù)和工具 這種深度嵌入、軟件越來越復(fù)雜的發(fā)展趨勢給傳統(tǒng)的調(diào)試工具帶來了極大的挑戰(zhàn)，調(diào)試經(jīng)常是一個(gè)很大的難題，也給嵌入式開發(fā)工作帶來了不便，這就需要更先進(jìn)的調(diào)試技術(shù)和調(diào)試工具相配套。 JTAG接口及應(yīng)用 JTAG（ Joint Test Action Group 聯(lián)合測試行動(dòng)組 ） 接口 定義了一種用于在線測試集成電路器件的 邊界掃描體系結(jié)構(gòu) ，簡稱為 JTAG接口。 JTAG仿真器 也稱為 JTAG的在線調(diào)試器 ICD（ InCircuit Debugger），是通過 ARM芯片的 JTAG邊界掃描口進(jìn)行調(diào)試的設(shè)備。 ? JTAG仿真器連接比較方便，實(shí)現(xiàn)價(jià)格比較便宜，是通過現(xiàn)有的JTAG邊界掃描口與 ARM CPU核通信，實(shí)現(xiàn)了完全非插入式調(diào)試，連接比較方便，不使用片上資源，無需目標(biāo)存儲(chǔ)器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口 ? 基于 JTAG仿真器的調(diào)試是目前 ARM開發(fā)中采用最多的一種方式。大多數(shù) ARM設(shè)計(jì)采用了片上 JTAG接口，并將它作為其測試和調(diào)試方法的重要組成。 ARM系統(tǒng)調(diào)試接口 (2) JTAG仿真器的功能 ? JTAG仿真器與計(jì)算機(jī)的連接 是通過 ARM處理器特有的 JTAG邊界掃描接口與目標(biāo)機(jī)通信進(jìn)行調(diào)試，并可以通過并口或串口、 USB口等與宿主機(jī) PC通信。 ? JTAG仿真器的功能 基于 JTAG的 ARM的內(nèi)核調(diào)試通道，具有典型的 ICE（ InCircuit Emulator）功能，通過配置，支持： 設(shè)置斷點(diǎn)、觀察點(diǎn)調(diào)試運(yùn)行 觀察處理器狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)訪問 下載固化程序 ARM系統(tǒng)調(diào)試接口 (3) ETM接口 ETM（ Embedded Trace Macrocell） 嵌入式跟蹤宏單元 是連接到 ARM處理器內(nèi)部，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)執(zhí)行代碼的實(shí)時(shí)跟蹤，并將跟蹤信息壓縮，通過一個(gè)窄帶的名叫“跟蹤端口” 輸出。 ETM調(diào)試工具 利用外部跟蹤端口分析儀（一個(gè)連接計(jì)算機(jī)和 ARM跟蹤引腳的設(shè)備），在軟件調(diào)試器的控制下捕獲跟蹤信息。 ETM接口的應(yīng)用 通過跟蹤宏單元 ETM（ Embedded Trace Macrocell） 、外部跟蹤端口分析儀、安裝在計(jì)算機(jī)上的調(diào)試和分析軟件，通過嵌入式實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)時(shí)觀察其操作過程，使得對(duì)應(yīng)用程序的調(diào)試將更加全面、客觀和真實(shí)。 ARM系統(tǒng)調(diào)試接口 (4) 新型調(diào)試技術(shù)、工具的意義 ? ARM開發(fā)者通過 EmbeddedICE和 ETM獲得了傳統(tǒng)意義的在線仿真器（ ICE）工具能夠提供的各種功能。 ? 通過這些技術(shù)能夠全面觀察應(yīng)用代碼的實(shí)時(shí)行為，并且能夠設(shè)置斷點(diǎn)、檢查并修改處理器寄存器和存儲(chǔ)器單元，還總是能夠嚴(yán)格地反鏈接到高級(jí)語言源代碼，構(gòu)成ARM完整的調(diào)試、實(shí)時(shí)跟蹤的完整解決方案并降低了開發(fā)成本。 ARM系統(tǒng)調(diào)試接口 (5) 習(xí) 題 作業(yè)：對(duì)照下面題目認(rèn)真看看書！ ARM的含義是什么？ ARM ARM9各采用幾級(jí)流水線？各采用什么樣的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)？ 3 、 ARM處理器支持的數(shù)據(jù)類型有哪些？ ARM使用哪些工作狀態(tài)和工作模式？ ARM使用哪些工作模式？哪些是特權(quán)模式？哪些是異常模式？ 哪個(gè)寄存器用做 PC？哪個(gè)用做 SP？哪個(gè)用做 LR？ CPSR各位的意義是什么？ 習(xí) 題 中斷向量表位于存儲(chǔ)器的什么位置？ IRQ或 FIQ異常的返回指令是什么？ 什么類型的中斷優(yōu)先級(jí)最高？ 1什么指令可以放在中斷向量表？ 1 FIQ的什么特點(diǎn)使得它處理的速度比 IRQ快？ 1什么是 JTAG接口？ 1什么是 ETM接口？ 演講完畢，謝謝觀看！