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| -- 作者：wangxinxin -- 發(fā)布時間：2010-11-18 12:12:26 -- ARM異常處理 如果您閱讀ARM手冊，您會發(fā)現(xiàn)，在ARM中，經(jīng)常強調(diào)Exception（異常）這個概念，在ARM里，Interrupt（中斷）也是一種形式的異常。ARM的Exception同其所定義的5種異常模式是密切相關(guān)的，CPU在捕獲到任何一個Exception后，必定會進(jìn)入某個異常模式，異常類型及捕獲到該異常后CPU所進(jìn)入的異常模式之間的對應(yīng)關(guān)系是ARM所預(yù)先定義好的。 如果您對X86比較熟悉，您會發(fā)現(xiàn)，不象X86，系統(tǒng)定義了不同的中斷，比如鍵盤中斷，鼠標(biāo)中斷等等，并且系統(tǒng)也定義了這些中斷所對應(yīng)的中斷向量。ARM沒有定義這些，ARM只會告訴你，有外部中斷產(chǎn)生，并切換到IRQ或FIQ模式，然后執(zhí)行IRQ或FIQ所對應(yīng)的中斷向量。至于到底是鍵盤中斷，還是鼠標(biāo)中斷，這得由操作系統(tǒng)提供的中斷函數(shù)自己去判斷，比如通過查詢中斷控制器的某個或某些寄存器。ARM這樣做的原因是：ARM只是一個CORE，它并不定義也不去假想其外部環(huán)境，這樣可以使得ARM CORE更加緊湊和簡潔，同時也給SOC設(shè)計者提供了更多的靈活性和發(fā)揮空間。您一定要相信，ARM被如此廣泛使用不是“蓋”的，從系統(tǒng)開發(fā)者角度看，ARM是一種最簡單、最靈活的CPU，它的優(yōu)雅和簡潔性就像C語言一樣。呵呵，C語言是我最喜歡的語言。 好了，“臭屁”了這么多，我們言歸正傳。對ARM異常處理的研究務(wù)必要弄清楚以下幾個方面： (1) 異常類型 (2) 異常類型及處理該異常時CPU的執(zhí)行模式 (3) 異常向量地址 (4) 異常處理過程 異常類型 ARM定義了如下類型的異常（江南七怪，這樣好記）： （1） RESET異常：由于執(zhí)行RESET指令或外部RESET信號產(chǎn)生的異常 （2） SWI異常：執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生的異常，通常用于提供系統(tǒng)調(diào)用接口 （3） IRQ異常：ARM的IRQ Signal被觸發(fā)所產(chǎn)生的異常 （4） FIQ異常：ARM的FIQ Signal被觸發(fā)所產(chǎn)生的異常 （5） Prefetch Abort異常：預(yù)取指令時產(chǎn)生的異常 （6） Data Abort異常：存取內(nèi)存數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的異常 （7） Undefined instruction異常：執(zhí)行unknown指令時產(chǎn)生的異常 執(zhí)行模式 當(dāng)產(chǎn)生異常后，CPU會進(jìn)入相應(yīng)的異常模式并處理該異常： （1） RESET和SWI異常：CPU進(jìn)入Supervisor模式 （2） IRQ異常：CPU進(jìn)入IRQ模式 （3） FIQ異常：CPU進(jìn)入FIQ模式 （4） Prefetch Abort和Data Abort異常：CPU進(jìn)入Abort模式 （5） Undefined instruction異常：CPU進(jìn)入Undefined模式 向量地址 ARM的異常向量地址可以處于4G物理空間的低端（0x00000000起），也可以處于高端（0xffff0000起），具體是哪種情況，根據(jù)具體的CPU及其配置而定。下面是7種異常的向量地址（挎弧內(nèi)為高端情形）： （1） RESET異常：0x00000000 (0xffff0000) （2） Undefined instruction異常： 0x00000004 (0xffff0004) （3） SWI異常：0x00000008 (0xffff0008) （4） Prefetch Abort異常： 0x0000000c (0xffff000c) （5） Data Abort異常： 0x00000010 (0xffff0010) （6） IRQ異常： 0x00000018 (0xffff0018) （7） FIQ異常： 0x0000001c (0xffff001c) 每個中斷向量為4字節(jié)，一般的操作系統(tǒng)在該地址處放置一條跳轉(zhuǎn)指令“LDR PC，終端處理函數(shù)地址”。另外要注意的是，在IRQ異常和Data Abort異常之間空了4個字節(jié)，這4個字節(jié)是保留的。 處理過程 處理過程包括兩個部分： （1） 進(jìn)入：這個過程由CPU負(fù)責(zé) （2） 退出：這個過程由OS負(fù)責(zé) 在捕獲到某個異常后，啟動“進(jìn)入”過程，該過程內(nèi)CPU執(zhí)行如下動作： （1） 將當(dāng)前PC的值（或PC + 4，或PC + 8）保存到R14的某個影子寄存器中。到底選擇哪個影子寄存器由該異常的執(zhí)行模式而定；另外R14影子寄存器的值同異常類型相關(guān)。比如Data Abort異常，對應(yīng)的影子寄存器就是Abort模式的影子寄存器R14_abt，R14_abt的值為異常產(chǎn)生時PC值 + 8。 （2） 將CPSR保存到CPSR的某個影子寄存器SPSR中，同樣，具體選擇哪個影子寄存器由該異常的執(zhí)行模式而定。 （3） 執(zhí)行對因的中斷向量 退出過程由操作系統(tǒng)自己負(fù)責(zé)，只要確保退出后的PC和CPSR同進(jìn)入之前是一樣就可以了。有時候操作系統(tǒng)在處理某種特定情況的異常后會將退出后PC值變?yōu)檫M(jìn)入前PC值 + 4（即下一條指令地址），這僅僅是一個提醒，其目的是說明退出過程是完全由軟件自己決定的。 |
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