ARM異常處理流程

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在學(xué)習與開(kāi)發(fā)ARM處理器的過(guò)程中，一個(gè)不能繞開(kāi)的話(huà)題就是異常處理流程。它在A(yíng)RM的體系架構中，占據著(zhù)不可動(dòng)搖的重要地位。此處就以Coterx-A系列的ARM處理器簡(jiǎn)單分析一下異常中斷處理流程。

說(shuō)異常處理流程之前，我們先說(shuō)一下ARM處理器的工作模式和異常源。

在Coterx-A系列之前的ARM處理器，一共有個(gè)基本工作模式：

User : 非特權模式，大部分任務(wù)執行在這種模式;

FIQ : 當一個(gè)高優(yōu)先級(fast) 中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì )進(jìn)入這種模式;

IRQ : 當一個(gè)低優(yōu)先級(normal) 中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì )進(jìn)入這種模式;

Supervisor :當復位或軟中斷指令執行時(shí)將會(huì )進(jìn)入這種模式;

Abort : 當存取異常時(shí)將會(huì )進(jìn)入這種模式;

Undef : 當執行未定義指令時(shí)會(huì )進(jìn)入這種模式;

System : 使用和User模式相同寄存器集的特權模式;

而Coterx-A系列處理器則多了一種工作模式：

Monitor : 是為了安全而擴展出的用于執行安全監控代碼的模式;

我們先想一下現實(shí)生活中遇到的類(lèi)似情況，看看我們是怎么處理的。假如我們現在正在聽(tīng)歌，突然門(mén)鈴響了，我們怎么辦呢?首先把歌暫停一下，也就是保存當前正在播放的狀態(tài)。然后去開(kāi)門(mén)看看是誰(shuí)，忙完了，繼續回來(lái)聽(tīng)歌�？偨Y一下：突然情況發(fā)生時(shí)，保存當前狀態(tài)，去處理突發(fā)事件，完成后，恢復保存的狀態(tài)，繼續進(jìn)行。

而在A(yíng)RM內核規定的異常處理流程也采用了類(lèi)似的流程。

當異常產(chǎn)生時(shí), ARM core:

拷貝 CPSR 到 SPSR_

設置適當的 CPSR 位：

改變處理器狀態(tài)進(jìn)入ARM態(tài)

改變處理器模式進(jìn)入相應的異常模式

設置中斷禁止位禁止相應中斷 (如果需要)

保存返回地址到 LR_

設置 PC 為相應的異常向量

返回時(shí), 異常處理需要:

從 SPSR_恢復CPSR

從LR_恢復PC

以上所有的操作都是在A(yíng)RM態(tài)下進(jìn)行的。大家看看這個(gè)流程是否符合我們從實(shí)際生活中所總結的流程。

異常發(fā)生時(shí)，ARM Core自動(dòng)保存CPSR->SPSR(對應的異常模式下的SPSR寄存器)、保存返回地址->LR(對應的異常模式下的LR寄存器)，這些操作都是為了保存現場(chǎng)，以便將來(lái)返回。而設置CPSR則是為了處理異常。保存的返回地址則是異常發(fā)生前正在執行指令的下一條指令的地址，即此時(shí)的(pc-4)。

處理完成時(shí)，我們自己需要恢復CPSR、PC則是為了繼續執行異常發(fā)生前的指令。

而ARM匯編中的跳轉指令的執行也才用了同樣的流程。大家有興趣的話(huà)，可以自己編寫(xiě)代碼調試，觀(guān)察現象。