ARM單片機三種中斷返回情況的分析與解決

發(fā)布時(shí)間:2016-5-10 09:55    發(fā)布者:designapp
關(guān)鍵詞: ARM , 中斷
ARM單片機是大多數新手選擇的入門(mén)切入點(diǎn),但由于知識的不足,在設計過(guò)程中新手們經(jīng)常會(huì )遇到這樣或那樣的問(wèn)題,ARM異常中斷返回就是這樣一種令人頭疼的問(wèn)題。在A(yíng)RM的使用問(wèn)題中異常中斷返回是新手們較為苦惱的問(wèn)題,本文就將對ARM異常中斷的集中情況進(jìn)行總結,并給出了一些解決方法。

在正式介紹之前,要為大家補充一些較為重要的基礎知識。首先R15(PC)總是指向“正在取指”的指令,而不是指向“正在執行”的指令或正在“譯碼”的指令。一般來(lái)說(shuō),人們習慣性約定將“正在執行的指令作為參考點(diǎn)”,稱(chēng)之為當前第一條指令,因此PC總是指向第三條指令。當ARM狀態(tài)時(shí),每條指令為4字節長(cháng),所以PC始終指向該指令地址加8字節的地址,即:PC值=當前程序執行位置+8;而ADS中的pc,是為了調試看著(zhù)方便而修改過(guò)的,它指向的是正在執行的指令,即“真正pc-8”!

SWI和未定義指令異常中斷的返回

指令地址:

A PC-8當前指令為SWI或未定義指令,此時(shí)發(fā)生中斷.PC的值還沒(méi)有更新。

A+4 PC-4中斷時(shí)處理器將PC-4保存到LR。;r!

A+8 PC

返回時(shí),從發(fā)生中斷的指令A(PC-8)的下一條指令A+4(PC-4)處開(kāi)始執行,所以直接把LR的值賦給PC就行了,具體指令為MOV PC,LR(PC=A+4=LR)。

白話(huà)解釋?zhuān)簩τ赟WI和未定義指令發(fā)生異常時(shí)pc沒(méi)有更新,根據ARM的三級流水線(xiàn)原理,pc沒(méi)有更新,仍然等于(A+8);lr = pc – 4(這時(shí)處理器決定的,無(wú)法更改!)即A+4。

由于這類(lèi)異常返回后應執行下一條指令(A+4),所以返回時(shí),pc=lr即可。

IRQ 和FIQ異常中斷處理的返回指令地址對應于PC A,PC-8執行此指令完成后(!)查詢(xún)IRQ及FIQ,如果有中斷請求則產(chǎn)生中斷。

A+4 PC-4

A+8 PC ;lr!

(此時(shí)PC的值已經(jīng)更新,指向A+12.將當前PC-4,即A+8)。

保存到LR.返回時(shí),要接著(zhù)執行A+4(LR-4)處的指令,所以返回指令為:

SUBS PC,LR,#4(PC=A+4=LR-4)

白話(huà)解釋?zhuān)簩τ谄罩袛嗪涂熘袛喈惓,中斷必須在一條指令執行完以后被檢測到,如正在執行指令甲時(shí)發(fā)生了中斷,不等指令甲執行完是不會(huì )處理該中斷的,發(fā)生異常時(shí)pc已經(jīng)更新(A+12); lr=pc– 4(這時(shí)處理器決定的,無(wú)法更改!)即A+8返回后,應執行被中斷而沒(méi)有執行的指令(上面的A+4),所以返回時(shí),pc= lr-4!

 指令預取中止異常中斷處理的返回

指令地址:

A PC-8 執行本指令時(shí)發(fā)生中斷,A+4 PC-4處理器將A+4(PC-4)保存到:

LR. ;lr!A+8 PC

返回時(shí),發(fā)生指令預取中止的指令A(PC-8)處重新執行,所以返回指令為SUBS PC,LR,#4(PC=A=LR-4)。

白話(huà)解釋?zhuān)簩τ陬A取指令中止異常發(fā)生預取指令異常時(shí),是在執行時(shí)發(fā)生的異常,pc未更新,即pc=A+8;lr=pc – 4(這時(shí)處理器決定的,無(wú)法更改!)即A+4。

由于這類(lèi)異常返回后應重新執行異常的那個(gè)指令(A),所以返回時(shí),pc = lr-4。

數據訪(fǎng)問(wèn)中止異常中斷處理的返回


指令地址:

A PC-8 本指令訪(fǎng)問(wèn)有問(wèn)題的數據,產(chǎn)生中斷時(shí),PC的值已經(jīng)更新。

A+4 PC-4 中斷發(fā)生時(shí)PC=A+12,處理器將A+8(PC-4)保存到LR.。

A+8 PC ;lr!

返回時(shí),要返回到A處繼續執行,所以指令為SUBS PC,LR,#8.(PC=A=LR-8)

白話(huà)解釋?zhuān)簩τ跀祿L(fǎng)問(wèn)中止異常時(shí),是在執行時(shí)訪(fǎng)問(wèn)數據錯誤。

導致的異常,pc已經(jīng)更新,即pc=A+12。

lr=pc–4(這時(shí)處理器決定的,無(wú)法更改!)即A+8。

由于這類(lèi)異常返回后應重新執行異常的那個(gè)指令(A),所以返回時(shí),pc=lr-8。

總結


引起PC更新的原因一種是數據中止,還有就是中斷了。

中斷必須是在一條指令執行完畢后才能被檢測到,所以它中斷的只是還未執行的那條。指令(pc-8),所以pc=lr – 4;

與中斷相同,SWI和未定義指令異常也是返回到下一條指令(pc-4),只是他們在執行時(shí),PC的值并沒(méi)有更新,所以pc= lr。

預取指令中止異常,也沒(méi)有發(fā)生pc更新,但它還得重新執行發(fā)生異常的那條指令,所以pc=lr–4。

數據訪(fǎng)問(wèn)中止異常,發(fā)生了pc更新,并且它也需要重新執行發(fā)生異常的那條指令,所以pc=lr–8。

通過(guò)以上的介紹,可以看到造成單片機中斷返回的原因非常多,每種方法的應對方案都不盡相同。在A(yíng)RM芯片調試過(guò)程中遇到中斷返回問(wèn)題的朋友不妨仔細閱讀本文,相信會(huì )從中找到問(wèn)題的解決方法。也可收藏本文以備不時(shí)之需,在遇到錯誤的時(shí)候進(jìn)行查閱。
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