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第九章 ARM异常中断处理
* u+ N- d$ k/ p ?6 c9.1arm控制程序的执行流程 1、正常程序执行：每执行一条arm指令，PC值加4字节；每执行一条thumb指令，PC值加2字节。 2、跳转：B/BL/BLX，对于BLX，跳转到目标地址处执行，保存子程序的返回地址，根据目标地址的最低位可以将程序切换到thumb状态。 3、中断：系统先执行完当前指令，然后保存现场，之后跳转到异常中断处理程序。中断执行完后，恢复现场，程序返回到发生中断的指令的下一条指令处执行。 8 P/ q e5 E( I: W- ]4 |" i
9.1.2异常中断向量表及优先级 中断向量地址 异常中断类型 异常中断模式 优先级（6级最低） 0x0 复位 特权模式（SVC） 1 0x4 未定义指令中止 未定义指令中止 6 0x8 软件中断（SWI) 特权模式（SVC） 6 0x0c 指令预取中止 中止模式 5 0x10 数据访问中止 中止模式 2 0x14 保留 0x18 外部中断请求（IRQ） 外部中断模式（IRQ） 4 0x1c 快速中断请求（FIQ） 快速中断模式（FIQ） 3 异常中断模式寄存器，除FIQ外，都只有R13、R14专用寄存器，使用这些寄存器时，必须用RN来定义这些名称。 R13_svc RN R13
0 b7 |! U! [, l9 E8 m) N$ U9.2异常中断响应过程
* @) X: I0 |# S1 a; N- W9.2.1 arm对异常中断的响应过程 1、保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位 2、设置CPSR中相应位 3、保存返回地址到LR 4、将PC设置成中断向量地址 上述过程可以用伪指令描述为： R14_<exception_mode>=return link SPSR_<exception_mode>= CPSR CPSR[4:0]=exception mode number //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 //禁止FIQ中断 CPSR[6]=1 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 PC=exception vector address
+ x7 F" w- q2 X7 b3 d( D. R1、响应复位异常中断 R14_svc=unpredictable value SPSR_svc=CPSR CPSR[4:0]=0b10011 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 //禁止FIQ中断 CPSR[6]=1 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 0000 else PC=0x0000 0000 6 Q/ w5 R+ u0 S% z, h0 K6 z/ T
处理复位中断 STMFD SP!,{register,LR} ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR ( T/ {+ c8 S5 P
返回 MOV PC,LR
, Q1 W H& `- @8 t& Z6 n# @
% z# J) R+ v2 X0 G/ [6 v2、响应未定义指令异常中断 R14_und=address of next instruction after the undefined instruction SPSR_und=CPSR CPSR[4:0]=0b11011 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 //禁止FIQ中断 CPSR[6]=1 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 0004 else PC=0x0000 0004
4 |1 U/ j+ A) R& h0 d处理复位中断 SUBS LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{register,LR} ;保存使用到的寄存器 ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;中断返回，^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR 3 a, e" r$ E, J
返回 MOVS PC,LR
% k3 B6 _5 Q' F8 K3、响应SWI异常中断 R14_svc=address of next instruction after the SWI instruction SPSR_svc=CPSR CPSR[4:0]=0b11011 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 //禁止FIQ中断 CPSR[6]=1 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 0008 else PC=0x0000 0008 $ X F- z4 F+ H; `, |
处理复位中断 SUBS LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{register,LR} ;保存使用到的寄存器 ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;中断返回，^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR 5 H0 ]3 A& }' m# ]$ s/ m. {% T
返回 MOVS PC,LR 9 I- P$ h c- t% e3 ` Y9 R0 L4 Q
4、响应指令预取中止异常中断 R14_abt=address of the aborted instruction +4 SPSR_abt=CPSR CPSR[4:0]=0b10111 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 //CPSR[6]不变 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 000C else PC=0x0000 000C
" L; T3 i" ^: q3 F5 L3 O处理复位中断 SUBS LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{register,LR} ;保存使用到的寄存器 ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;中断返回，^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR
7 q/ y1 ~* |$ O9 _返回 SUBS PC,LR,#4
& V3 c# o# K/ i$ L5、响应数据访问中止异常中断 R14_abt=address of the aborted instruction +8 SPSR_abt=CPSR CPSR[4:0]=0b10111 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 // //CPSR[6]不变 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 0010 else PC=0x0000 0010
" {/ S4 v2 g7 k/ f* b处理复位中断 SUBS LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{register,LR} ;保存使用到的寄存器 ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;中断返回，^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR
( ~) P- T+ u/ L返回 SUBS PC,LR,#8
; }1 k) p& D2 h+ l% y+ N# J) Z( N6、响应IRQ异常中断 R14_irq=address of next instruction to be executed +4 SPSR_irq=CPSR CPSR[4:0]=0b10010 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 // //CPSR[6]不变 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 0018 else PC=0x0000 0018 ) s9 l u. R) n$ X& y" \- |- M
处理复位中断 SUBS LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{register,LR} ;保存使用到的寄存器 ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;中断返回，^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR
( U3 e, q0 N9 I返回 SUBS PC,LR,#4 : |) Y7 d5 f$ \1 d
7、响应FIQ异常中断 R14_fiq=address of next instruction to be executed +4 SPSR_fiq=CPSR CPSR[4:0]=0b10001 //运行于ARM状态 CPSR[5]=0 //禁止FIQ中断 CPSR[6]=1 //禁止IRQ中断 CPSR[7]=1 if high vectors configured then PC=0xFFFF 001C else PC=0x0000 001C 8 i3 B( D! ?1 w7 X0 ? o5 Y
处理复位中断 SUBS LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{register,LR} ;保存使用到的寄存器 ;... LDMFD SP!,{register,LR}^ ;中断返回，^表示将SPSR_mode中的内容复制到CPSR
! o" w1 n8 n2 `8 e返回 SUBS PC,LR,#4
" i6 w1 y4 a6 r* I+ H+ h' Y9.3 中断注册 两种方法：1、使用跳转指令将中断处理程序注册到中断向量表。简单，但是只能在32MB空间范围内跳转 2、使用LDR指令。分两步：先将中断处理程序的绝对地址存放在距离向量表4KB范围内的存储单元中，再用LDR将该单元内容读取到PC中
# l+ s. Y, F& Y1 W3 H' m9.3.1系统复位是注册异常中断处理程序 又分为2中情况： 1、起始地址0x0处为ROM 2、起始地址0x0处为RAM ! g. E$ d$ {' T. M I' @9 Z9 g) z0 T
起始地址0x0为ROM 使用跳转指令 Vector_Init_Block BL Reset_Handler BL Undefined_Handler BL SWI_Handler BL Prefetch_Handler BL Abort_Handler NOP BL IRQ_Handler BL FIQ_Handler , O8 s7 v4 i2 k: R P- U
使用LDR指令 Vector_Init_Block LDR PC, Reset_Addr LDR PC, Undefined_Addr LDR PC, SWI_Addr LDR PC, Prefetch_Addr LDR PC, Abort_Addr NOP LDR PC, IRQ_Addr LDR PC, FIQ_Addr
/ \9 M& N1 Z/ c5 sReset_Addr DCD Start_Boot Undefined_Addr DCD Undefined_Handler SWI_Addr DCD SWI_Handler Prefetch_Addr DCD Prefetch_Handler Abort_Addr DCD Abort_Handler NOP IRQ_Addr DCD IRQ_Handler FIQ_Addr DCD FIQ_Handler 7 L" m8 b% b0 x4 Z7 p" U+ F
2地址0x0为RAM 中断向量表必须使用数据读取指令直接向PC中赋值的形式。而且必须使用下面的代码把中断向量表从ROM中复制到RAM的地址0x0处。 MOV R8, #0 ADR R9,Vector_Init_Block ;复制中断向量表(8字节) LDMIA R9!,{R0-R7} STMIA R8!,{R0-R7} ;复制中断处理函数地址表（8字节） LDMIA R9!,{R0-R7} STMIA R8!,{R0-R7}
6 u/ D& i, o6 p: }5 ]$ i5 {9.3.2 在C程序中注册异常中断处理程序 中断向量表中使用跳转指令 1、读取中断处理程序的地址 2、从上一步得到的地址中减去异常中断对应的中断向量地址 3、从上一步得到的地址中减去8，以允许指令预取 4、将上一步得到的地址右移2位，得到以字为单位的偏移量 5、确保上一步得到的地址值高8位为0，因为跳转指令只允许24位的偏移量 6、将上一步得到的地址与数据0xea00 0000作逻辑或，从而得到将要写的中断向量表中的跳转指令的编码 unsigned Install_Handler (unsigned routine ,unsigned *vector) //vector中断向量表，routine中断处理程序 //程序返回原来的中断向量 { unsigned vec,oldvec; vec=((routine-(unsigned)vector-0x8)>>2); if(vec&0xff000000) { printf("Installation of Handler failed!"); exit(1); } vec=0xea00 0000|vec; oldvec=*vector; *vector=vec; return oldvec; } //下面语句调用中断注册函数 unsigned *irqvec=(unsigned *)0x18; Install_Handler ((unsigned)IRQHandler,irqvec);
2 h) f& T1 f) C6 R# i中断向量表使用数据读取指令注册 1、读取中断处理程序的地址 2、从上一步得到的地址中减去异常中断对应的中断向量地址 3、从上一步得到的地址中减去8，以允许指令预取 4、将上一步得到的地址与数据0xe59f f000作逻辑或，从而得到将要写的中断向量表中的跳转指令的编码 unsigned Install_Handler (unsigned location ,unsigned *vector) //vector中断向量表，location目标地址 //程序返回原来的中断向量 { unsigned vec,oldvec; vec=(location-(unsigned)vector-0x8) |0xe59ff000; oldvec=*vector; *vector=vec; return oldvec; } //下面语句调用中断注册函数 unsigned *irqvec=(unsigned *)0x18; Install_Handler ((unsigned)IRQHandler,irqvec); % G, B& E! T. a6 I3 t. G
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发表于 2021-1-28 17:40
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