ARM異常處理小結(jié)

crcrwxy

異常就是正在執(zhí)行的指令，由于各種軟件或硬件故障被打斷，比如，在讀數(shù)據(jù)或指令時(shí)，訪問(wèn)存儲(chǔ)器失敗、產(chǎn)生了一個(gè)外部硬件中斷等。當(dāng)這些情況發(fā)生時(shí)，在ARM系統(tǒng)里，由異常和中斷處理程序做出相應(yīng)的處理，當(dāng)處理完成后，要返回到被中止的指令，使被中止的指令能夠繼續(xù)正常執(zhí)行下去。因此，確定異常和中斷處理程序的返回地址是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
下面是中斷異常入口、返回指令、返回地址的一個(gè)表，ARM R14_x 是發(fā)生中斷時(shí)保存到R14的返回地址，pc指的是發(fā)生了中斷的那條指令的地址。

異常或入口	返回指令	ARM R14_x
BL	MOV    PC,R14	PC+4
SWI	MOVS PC,R14_svc	PC+4
未定義的指令	MOVS PC,R14_und	PC+4
預(yù)取指中止	SUBS   PC,R14_abt,#4	PC+4
快中斷	SUBS   PC,R14_fiq,#4	PC+4
中斷	SUBS   PC,R14_irq,#4	PC+4
數(shù)據(jù)中止	SUBS   PC,R14_abt,#8	PC+8

中斷處理

當(dāng)外部中斷IRQ和FIQ(Fast Interrpt Request,快速中斷請(qǐng)求)發(fā)生時(shí)，ARM核完成一部分工作。當(dāng)然，這些工作是任何異常發(fā)生時(shí)都必須要做的，所以ARM處理器就會(huì)自動(dòng)帶我們完成。其它重要的工作，必須由程序員來(lái)完成。ARM處理器處理的事包括從用戶模式切換到IRQ模式、狀態(tài)寄存器值的變化及跳轉(zhuǎn)。比如說(shuō)，處理器自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到從0x0地址開(kāi)始的異常中斷向量表的0x18處，在向量表的0x18處，最簡(jiǎn)單的指令為”B HandlerIRQ”。

那程序員所要關(guān)心的就是實(shí)現(xiàn)具體的異常處理程序(HandlerIRQ)。當(dāng)用ARM匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)HandlerIRQ函數(shù)的時(shí)候，如何確定HandlerIRQ函數(shù)正確地返回地址，使被中止的指令能夠繼續(xù)正常執(zhí)行下去。

比較常用的中斷處理程序結(jié)構(gòu)如下：

HandlerIRQ ；中斷響應(yīng)，從向量表直接跳來(lái)

SUB R14,R14,#4 ；計(jì)算返回地址

STMFD R13,{R0-R3,R14} ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，一般只需要保護(hù){R0-R3,LR}

BL irqHandler ；跳到具體的異常處理函數(shù)

LDMFD R13,{R0-R3,PC}^ ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

有程序可以看出，通過(guò)”SUB R14,R14,#4”計(jì)算中斷函數(shù)的返回地址。那有人一定會(huì)問(wèn)，為什么計(jì)算返回地址的時(shí)候要減去4呢？

地址          指令

0x100      MOV R0,#0x00

0x104     MOV R0,#0x00

0x108     MOV R1,#0x01

0x10C     MOV R2,#0x02

看上個(gè)代碼片段，比如在執(zhí)行地址為0x104的MOV指令時(shí)，突然來(lái)了一個(gè)IRQ中斷，這個(gè)中斷打斷了MOV指令的執(zhí)行，這個(gè)時(shí)候就要去跳轉(zhuǎn)到異常處理函數(shù)，之后還要返回0x104地址重新執(zhí)行MOV指令。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，LR里面保存了用戶模式下PC的值，那么當(dāng)執(zhí)行地址為0x104的MOV指令時(shí)，PC的值應(yīng)該是0x10C，前面介紹過(guò)，當(dāng)發(fā)生跳轉(zhuǎn)時(shí)，處理器會(huì)對(duì)LR進(jìn)行一個(gè)自動(dòng)的更新動(dòng)作：LR=LR-0x4，這樣LR里面的地址是0x10C-0x04=0x108。但是0x108并不是我們要的地址，因?yàn)橹袛喟l(fā)生在地址為0x104的MOV指令執(zhí)行的時(shí)候，所以中斷處理完后應(yīng)該返回這個(gè)地址。這就是在計(jì)算返回地址的時(shí)候LR減去4的原因。對(duì)于FIQ中斷和預(yù)取指中止異常，計(jì)算返回地址方法和IRQ相同。

Hugo801122

總結(jié)得不錯(cuò)，贊！

spy007868

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