在我們的工作中，偶爾使得ARM處理器進(jìn)入異常模式，那么進(jìn)入異常模式之后，ARM處理器是怎樣的呢，一起來(lái)看。關(guān)于“進(jìn)入異?！保涸诋惓０l(fā)生后，ARM7TDMI內(nèi)核會(huì)作以下工作：

1.在適當(dāng)?shù)腖R中保存下一條指令的地址，當(dāng)異常入口來(lái)自：

ARM狀態(tài)，那么ARM7TDMI將當(dāng)前指令地址加4或加8復(fù)制(取決于異常的類型)到LR中;

為Thumb狀態(tài)，那么ARM7TDMI將當(dāng)前指令地址加4或加8 (取決于異常的類型)復(fù)制到LR中;異常處理器程序不必確定狀態(tài)。

2.將CPSR復(fù)制到適當(dāng)?shù)腟PSR中;

3. 將CPSR模式位強(qiáng)制設(shè)置為與異常類型相對(duì)應(yīng)的值;

4.強(qiáng)制PC從相關(guān)的異常向量處取指。

ARM7TDMI內(nèi)核在中斷異常時(shí)置位中斷禁止標(biāo)志，這樣可以防止不受控制的異常嵌套。

注：異?？偸窃贏RM狀態(tài)中進(jìn)行處理。當(dāng)處理器處于Thumb狀態(tài)時(shí)發(fā)生了異常，在異常向量地址裝入PC時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換到ARM狀態(tài)。

關(guān)于“退出異?！保寒?dāng)異常結(jié)束時(shí)，異常處理程序必須：

1.將LR中的值減去偏移量后存入PC，偏移量根據(jù)異常的類型而有所不同;

2.將SPSR的值復(fù)制回CPSR;

3.清零在入口置位的中斷禁止標(biāo)志。

注：恢復(fù)CPSR的動(dòng)作會(huì)將T、F和I位自動(dòng)恢復(fù)為異常發(fā)生前的值。

下面利用，圖示來(lái)演示“進(jìn)入異?！边^(guò)程：

1. 程序在系統(tǒng)模式下運(yùn)行用戶程序，假定當(dāng)前處理器狀態(tài)為Thumb狀態(tài)、允許IRQ中斷;

2. 用戶程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生IRQ中斷，硬件完成以下動(dòng)作：

(1)將CPSR寄存器內(nèi)容存入IRQ模式的SPSR寄存器

(2)置位I位(禁止IRQ中斷)

(3)清零T位(進(jìn)入ARM狀態(tài))

(4)設(shè)置MOD位，切換處理器模式至IRQ模式

(5)將下一條指令的地址存入IRQ模式的LR寄存器

(6)將跳轉(zhuǎn)地址存入PC，實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)

圖示“退出異?！边^(guò)程：

在異常處理結(jié)束后，異常處理程序完成以下動(dòng)作：

(1)將SPSR寄存器的值復(fù)制回CPSR寄存器;

(2)將LR寄存的值減去一個(gè)常量后復(fù)制到PC寄存器，跳轉(zhuǎn)到被中斷的用戶程序。

下面講講“快速中斷請(qǐng)求”：快速中斷請(qǐng)求(FIQ)適用于對(duì)一個(gè)突發(fā)事件的快速響應(yīng)，這得益于在ARM狀態(tài)中，快中斷模式有8個(gè)專用的寄存器可用來(lái)滿足寄存器保護(hù)的需要(這可以加速上下文切換的速度)。

不管異常入口是來(lái)自ARM狀態(tài)還是Thumb狀態(tài)，F(xiàn)IQ處理程序都會(huì)通過(guò)執(zhí)行下面的指令從中斷返回： SUBS PC，R14_fiq，#4

在一個(gè)特權(quán)模式中，可以通過(guò)置位CPSR中的F位來(lái)禁止FIQ異常。

關(guān)于“中斷請(qǐng)求”：中斷請(qǐng)求(IRQ)異常是一個(gè)由nIRQ輸入端的低電平所產(chǎn)生的正常中斷(在 具體的芯片中，nIRQ由片內(nèi)外設(shè)拉低，nIRQ是內(nèi)核的一個(gè)信號(hào)，對(duì)用戶不可見(jiàn))。IRQ的優(yōu)先級(jí) 低于FIQ。對(duì)于FIQ序列它是被屏蔽的。任何時(shí)候在一個(gè)特權(quán)模式下，都可通過(guò)置位CPSR中的I 位來(lái)禁止IRQ。

不管異常入口是來(lái)自ARM狀態(tài)還是Thumb狀態(tài)，F(xiàn)IQ處理程序都會(huì)通過(guò)執(zhí)行下面的指令從中斷返回： SUBS PC，R14_fiq，#4

關(guān)于“中止”：中止發(fā)生在對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)不能完成時(shí)，中止包含兩種類型：

(1)預(yù)取中止：發(fā)生在指令預(yù)取過(guò)程中

(2)數(shù)據(jù)中止：發(fā)生在對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)

中止——預(yù)取指中止：當(dāng)發(fā)生預(yù)取中止時(shí)，ARM7TDMI內(nèi)核將預(yù)取的指令標(biāo)記為無(wú)效，但在指 令到達(dá)流水線的執(zhí)行階段時(shí)才進(jìn)入異常。如果指令在流水線中因?yàn)榘l(fā)生分支而沒(méi)有被執(zhí)行，中止將不會(huì)發(fā)生。在處理中止的原因之后，不管處于哪種處理器操作狀態(tài)，處理程序都會(huì)執(zhí)行下面的指令恢復(fù)PC和CPSR并重試被中止的指令： SUBS PC，R14_abt，#4

中止——數(shù)據(jù)中止：當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)中止后，根據(jù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止的指令類型作出不同的處理：

(1)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令(LDR、STR)回寫到被修改的基址寄存器。中止處理程序必須注意這一點(diǎn);

(2)交換指令(SWP)中止好像沒(méi)有被執(zhí)行過(guò)一樣(中止必須發(fā)生在SWP指令進(jìn)行讀訪問(wèn)時(shí));

(3)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令(LDM，STM)完成。 當(dāng)回寫被設(shè)置時(shí)，基址寄存器被更新。在指示出現(xiàn)中止后，ARM7TDMI內(nèi)核防止所有寄存器被覆蓋。這意味著ARM7TDMI內(nèi)核總是會(huì)保護(hù)被中止的LDM指令中的R15(總是最后一個(gè)被轉(zhuǎn)移的寄存器)。

在修復(fù)產(chǎn)生中止的原因后，不管處于哪種處理器操作狀態(tài)，處理程序都必須執(zhí)行下面的返回指令 ： SUBS PC，R14_abt，#8

關(guān)于“軟件中斷指令”：使用軟件中斷(SWI)指令可以進(jìn)入管理模式，通常用于請(qǐng)求一個(gè)特定的管理函數(shù)。SWI處理程序通過(guò)執(zhí)行下面的指令返回： MOVS PC，R14_svc

這個(gè)動(dòng)作恢復(fù)了PC和CPSR并返回到SWI之后的指令。SWI處理程序讀取操作碼以提取SWI函數(shù)編號(hào)。

關(guān)于“未定義的指令”：當(dāng)ARM7TDMI處理器遇到一條自己和系統(tǒng)內(nèi)任何協(xié)處理器都無(wú)法處理的指令時(shí)，ARM7TDMI內(nèi)核執(zhí)行未定義指令陷阱。軟件可使用這一機(jī)制通過(guò)模擬未定義的協(xié)處理器指令來(lái)擴(kuò)展ARM指令集。

注：ARM7TDMI處理器完全遵循ARM結(jié)構(gòu)v4T，可以捕獲所有分類未被定義的指令位格式。在模擬處理了失敗的指令后，陷阱程序執(zhí)行下面的指令：MOVS PC，R14_svc

這個(gè)動(dòng)作恢復(fù)了PC和CPSR并返回到未定義指令之后的指令。

關(guān)于“異常優(yōu)先級(jí)”：當(dāng)多個(gè)異常同時(shí)發(fā)生時(shí)，一個(gè)固定的優(yōu)先級(jí)系統(tǒng)決定它們被處理的順序：

注意：(1)未定義的指令和SWI異?；コ狻Ｒ?yàn)橥粭l指令不能既是未定義的，又能產(chǎn)生有效的軟件中斷;

(2)當(dāng)FIQ使能，并且FIQ和數(shù)據(jù)中止異常同時(shí)發(fā)生時(shí)，ARM7TDMI內(nèi)核首先進(jìn)入數(shù)據(jù)中止處理程序，然后立即跳轉(zhuǎn)到FIQ向量。在FIQ處理結(jié)束后返回到數(shù)據(jù)中止處理程序。數(shù)據(jù)中止的優(yōu)先級(jí)必須高于FIQ以確保數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移錯(cuò)誤不會(huì)被漏過(guò)。