ARM寄存器分析以及异常处理方法

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ARM 有7个基本工作模式
　　User : 非特权模式，大部分任务执行在这种模式
) E1 u  c  x& m- B/ ~# _2 r　　FIQ : 当一个高优先级（fast) 中断产生时将会进入这种模式
　　IRQ : 当一个低优先级（normal) 中断产生时将会进入这种模式
7 |! Y! o. c7 H$ a　　Supervisor :当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
　　Abort : 当存取异常时将会进入这种模式
　　Undef : 当执行未定义指令时会进入这种模式
0 y$ W/ T5 ^: E- L- \　　System : 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
　　注意：除User（用户模式）是Normal（普通模式）外，其他6种都是Privilege（特权模式）。 Privilege中除Sys模式外，其余5种为异常模式。 各种模式的切换，可以是程序员通过代码主动切换（通过写CPSR寄存器）；也可以是CPU在某些情况下自动切换。 各种模式下权限和可以访问的寄存器不同。
　　非特权模式：User
　　特权模式：
: h+ M, ~9 ]- z" a, }% l　　异常模式：FIQ IRQ Svc Abort Udef
+ ]0 F+ S+ H) L; z　　非异常模式：System  Monitor

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* |/ e2 Q: }" h: b0 `+ X

ARM寄存器分析
' ?. r& Z$ C" p$ |+ {- m$ l　　ARM共有37个寄存器，都是32位长度 37个寄存器中30个为“通用”型，1个固定用作PC，一个固定用作CPSR，5个固定用作5种异常模式下的SPSR。
　　r13(sp)用作堆栈可以保存上下文，便于以后跳转回来能继续执行
　　r14(lr)用于存储返回地址，当我们返回原模式可以bl lr或者mov pc lr这样就实现了返回
/ w3 Z1 r# g) y" B　　r15(pc)：程序指针，PC指向哪里，CPU就会执行哪条指令（所以程序跳转时就是把目标地址代码放到PC中）
" ~1 \4 q, z- o* O　　cpsr:中各个bit位表明了cpu的某些状态信息，这些信息非常重要，和后面学到的汇编指令息息相关（譬如BLE指令中的E就和
, E0 l# U2 [$ }  T0 D5 Y4 f0 C- S　　CPSR中的Z标志位有关） cpsr中的I、F位和开中断、关中断有关 cpsr中的mode位（bit4～bit0共5位）决定了CPU的工作模式，
　　在uboot代码中会使用汇编进行设置。
　　spsr:用来保存cpsr


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* e4 O# u& O/ C1 x, d% z1 D' R
1.条件标志位
$ E: _8 V1 ~2 n( Q$ n& r　　-N: Negative result from ALU
　　-Z: Zero result from ALU
　　-C: ALU operation Carried out (进位/借位)
　　-V: ALU operation oveRFlowed （溢出）
　　* N=1时，说明运算的结果为负数，N=0时，说明运算的结果为正数或零。
　　* Z=1时，说明运算的结果为0，Z=0时，说明运算的结果为非0。
; w+ K  N1 Z& _: n! c　　* C:
　　- 加法运算（包括CMP）：当运算结果产生了进位时（无符号数溢出），C=1，否则为0。
　　- 减法运算（包括CMP）：当运算结果产生了借位时（无符号数溢出），C=0，否则C=1。
0 n0 U) ?$ k3 L+ {+ b% F0 u　　- 对于包含移位操作的非加减指令操作时，C为移除值的一位。
　　- 对于其它的非加减指令，C的值通常不变。
　　* V：
　　- 对于加减法运算指令，当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时，V=1表示符号位溢出
　　- 对于其它的非加减法指令，V的值通常不变。
7 K5 E  c1 f) m) O& U8 B' y　　2.Q位：
　　* 在ARM V5及以上的版本的E系列处理器中，Q标识位指示增强的DSP运算指令是否发生了溢出，在其它版本的处理器中，Q未定义。
　　3.J位：
, _% c* ]7 q* G* C# b　　* 仅ARM 5TE/J 架构支持
　　* J=1时，处理器处于Jazelle状态
　　跳转过程
0 c6 @5 M4 ?! u　　异常向量表
: A! A2 v, b8 T$ x( C6 J　　所有的CPU都有异常向量表，这是CPU设计时就设定好的，是硬件决定的。 当异常发生时，CPU会自动动作（PC跳转到异常向量处处理异常，有时伴有一些辅助动作） 异常向量表是硬件向软件提供的处理异常的支持。
% P3 `5 a6 m1 v3 _! z' H" D　　***异常产生时
. \6 Z$ [+ `5 {7 L1 x　　做好保护现场的工作：
4 g% E# r* K7 d. y  o  Z8 h7 c　　（1）把cpsr保存到spsr中，设置适当的cpsr（改变处理器的ARM状态、改变处理器进入相应的异常模式、（视情况）改变中断禁止位禁止相应中断）
  ]& J' }2 M: g　　（2）保存返回地址到lr
　　（3）设置pc为相应的异常向量
9 i% M' N# Z0 W9 C3 E( w" p　　实现跳转。
& E6 q& t6 `$ |# g% T　　***异常返回时
3 Q' d) R8 H! M* e3 @# s5 @8 j, S* N　　做好恢复现场工作：
　　（1）从spsr恢复cpsr
　　（2）从lr恢复pc
　　注意：这些操作必须在ARM状态执行
% O  j, Y; g& k: p- ~' [) v　　TIPS:
& W" c% U( R; n8 i  R1 H　　（1）异常向量表中除了FIQ中断都是4个字节，所以只够存放一段异常处理程序的代码的首地址
　　（2）FIQ中断为快速中断，其中一个特殊的地方就体现在他的异常向量表(Vector Table)地址在一个，所以它可以存放不止4个字节，这样的话FIQ中断可以不用只存放地址，而是把整个异常处理程序放进去，这样就少跳转了，加快了中断相应速度。
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FIQ中断为快速中断

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