嵌入式系統(tǒng)講義——第2章-文庫吧資料
2025-05-22 00:15本頁面
【正文】 按中斷的處理機(jī)制來解決。在特權(quán)模式下程序員也可以通過軟件來改變控制位。 V—— 溢出指令；運算結(jié)果有溢出時 V=1，否則 V=0 2）控制位說明： CPSR的最低 8位是控制位。 ARM的數(shù)據(jù)指令在執(zhí)行時可以影響 CPSR的條件碼，根據(jù)條件碼的變化決定指令的流向，也可以通過比較指令和測試指令直接設(shè)置 CPSR的條件碼。對于 3級流水線的 ARM核， PC指向的是比當(dāng)前指令高兩條的指令位置，即地址高 8個字節(jié)；對于 5級流水線的 ARM核， PC指向的是比當(dāng)前指令高三條的指令位置，即地址高 12個字節(jié)。由于 ARM的指令長度都是 32位（ 4字節(jié)），而程序計數(shù)器的計數(shù)值以字節(jié)為單位，所以 PC每次變化 4字節(jié)才能取得一個完整有效的指令， PC的最低 2位始終都是 0才滿足這一條件。 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 20 1）程序計數(shù)器 R15(PC) R15專用于程序指令計數(shù)，指示即將執(zhí)行的代碼位置。系統(tǒng)模式和用戶模式使用同一組物理寄存器，其他模式各有自己的一組物理寄存器。這樣做目的是在 FIQ模式時加快快速中斷處理的速度，不需要執(zhí)行寄存器保護(hù)工作。 2）分組寄存器 (Banked Registers)R8~R14 （ 1） R8~R12寄存器： FIQ模式和 FIQ模式以外的其他模式不同。但需要注意當(dāng)程序從正常狀態(tài)下進(jìn)入異常模式或在不同模式間切換時，如果使用該組寄存器，首先要對寄存器的值做保護(hù)，以免破壞先前模式下的數(shù)據(jù)。處理器在每一時刻只能處于一種工作模式，編程時也只能使用相應(yīng)的寄存器。系統(tǒng)模式供操作系統(tǒng)使用，操作系統(tǒng)可以在其他任意模式間切換，使用系統(tǒng)的所有資源，因為操作系統(tǒng)應(yīng)該有最高的特權(quán)。這樣保證進(jìn)入異常模式時使用的寄存器與正常的用戶模式不同，不會改變正常情況下的用戶寄存器，即不破壞正常程序的運行。異常（ ARM處理器將中斷也視為一種異常情況）發(fā)生時，處理器自動進(jìn)入相應(yīng)模式，每種異常模式都有一些不同的寄存器，稱為影子寄存器。即 FIQ、 IRQ、 SVC、Abort、 Undefine模式。在這些模式下軟件可以自由切換工作模式。 2. 特權(quán)模式： 除用戶模式外的其他六種模式稱為特權(quán)模式 。 注意： ?ARM狀態(tài)和 THUMB狀態(tài)之間的切換不影響處理器的模式或寄存器的內(nèi)容 ?ARM處理器在開始執(zhí)行代碼時只能處于 ARM狀態(tài) 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 14 ARM處理器工作模式 ARM處理器核使用 CPSR（當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器）的低 5位定義當(dāng)前工作模式： 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 15 ARM處理器支持 7種工作模式，每種工作模式可訪問的寄存器不同： CPSR[4:0] 模式 用途 可訪問的寄存器 10000 User (用戶 ) 正常用戶模式，程序正常執(zhí)行時應(yīng)在該模式下 PC、 R14~R0、 CPSR 10001 FIQ 快速中斷 快速中斷模式，支持高速數(shù)據(jù)傳送或通道處理 PC、 R14_fiq~R8_fiq、 R7~R0、CPSR、 SPSR_fiq 10010 IRQ 普通中斷 普通中斷模式 PC、 R14_irq~R13_irq、 R12~R0、CPSR、 SPSR_irq 10011 SVC 管理模式（或操作系統(tǒng)保護(hù)模式，處理軟件中斷 SWI） PC、 R14_svc~R13_svc、R12~R0、 CPSR、 SPSR_svc 10111 Abort (中止 ) 處理存儲器故障，實現(xiàn)虛擬存儲器和存儲器保護(hù) PC、 R14_abt~R13_abt、R12~R0、 CPSR、 SPSR_abt 11011 Undefine (未定義 ) 處理未定義的指令陷阱，支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真 PC、 R14_und~R13_und、R12~R0、 CPSR、 SPSR_und 11111 SYS 系統(tǒng) 運行特權(quán)操作系統(tǒng)任務(wù) PC、 R14~R0、 CPSR 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 16 ARM處理器工作模式說明 1. 用戶模式：用戶程序運行時所在的模式。 嵌入式系統(tǒng)講義 —— 第 2章 ARM體系結(jié)構(gòu) 9 51 2 3 4clo ck取指 譯碼 執(zhí)行取指 譯碼 執(zhí)行取指 譯碼 執(zhí)行指令 1指令 2指令 3取指
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