ARM指令集中提供了兩條產(chǎn)生異常的指令，通過這兩條指令可以用軟件的方法實(shí)現(xiàn)異常。表9.4總結(jié)了ARM異常產(chǎn)生指令。

表9.4 RM異常產(chǎn)生指令

助 記 符

含 義

操 作

SWI

軟中斷指令

產(chǎn)生軟中斷，處理器進(jìn)入管理模式

BKPT

斷點(diǎn)中斷指令

處理器產(chǎn)生軟件斷點(diǎn)

軟件中斷指令SWI（Software Interrupt）用于產(chǎn)生軟中斷，從而實(shí)現(xiàn)從用戶模式變換到管理模式，CPSR保存到管理模式的SPSR中，執(zhí)行轉(zhuǎn)移到SWI向量，在其他模式下也可以使用SWI指令，處理器同樣切換到管理模式。

指令的編碼格式如圖9.12所示。

圖9.12 SWI指令編碼格式

SWI{<cond>} <immed_24>

① <cond>

為指令編碼中的條件域。它指示指令在什么條件下執(zhí)行。當(dāng)<cond>忽略時(shí)，指令為無條件執(zhí)行（cond=AL（Alway））。

② <immed_24>

指定一個(gè)24位立即數(shù)。ARM處理器不對(duì)該立即數(shù)進(jìn)行任何處理，其作用是提供給操作系統(tǒng)，從而判斷用戶程序請(qǐng)求的服務(wù)類型。

指令操作的偽代碼如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

R14_svc = address of next instruction after the SWI instruction

SPSR_svc = CPSR

CPSR[4:0] = 0b10011 /*進(jìn)入超級(jí)用戶模式*/

CPSR[5] = 0 /*執(zhí)行在ARM狀態(tài)*/

CPSR[7] = 1

If high vectors configured then

PC = 0xffff0008

Else

PC = 0x00000000

（1）下面指令產(chǎn)生軟中斷，中斷立即數(shù)為0。

SWI 0；

（2）產(chǎn)生軟中斷，中斷立即數(shù)為0x123456。

SWI 0x123456；

（3）使用SWI指令時(shí)，通常使用以下兩種方法進(jìn)行參數(shù)傳遞。

① 指令24位的立即數(shù)指定了用戶請(qǐng)求的類型，中斷服務(wù)程序的參數(shù)通過寄存器傳遞。

下面的程序產(chǎn)生一個(gè)中斷號(hào)為12的軟中斷。

MOV r0，＃34 ;設(shè)置功能號(hào)為34

SWI 12 ;產(chǎn)生軟中斷，中斷號(hào)為12

② 另一種情況，指令中的24位立即數(shù)被忽略，用戶請(qǐng)求的服務(wù)類型由寄存器r0的值決定，參數(shù)通過其他寄存器傳遞。

下面的例子通過r0傳遞中斷號(hào)，r1傳遞中斷的子功能號(hào)。

MOV r0，＃12 ;設(shè)置12號(hào)軟中斷

MOV r1，＃34 ;設(shè)置子功能號(hào)為34

SWI 0 ;

（4）在SWI異常中斷處理程序中，取出SWI立即數(shù)的步驟為：首先確定引起軟中斷的SWI指令是ARM指令還是Thumb指令，這可通過對(duì)SPSR訪問得到；然后要確定該SWI指令的地址，這可通過訪問LR寄存器得到；然后讀出指令，分解立即數(shù)。

下面的例子為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SWI中斷處理程序。

T_bit EQU 0x20

SWI_Hander

STMFD SP!,{r0_r3,r12,LR} ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

MOV r1，sp ;設(shè)置參數(shù)指針

MRS r0，SPSR ;讀取SPSR

STMFD SP!,{r0,r3} ;保持SPSR，r3壓棧保證字節(jié)對(duì)齊

TST r0,#T_bit ;測(cè)試T標(biāo)志位

LDRNEH r0,[LR,#-2] ;若為Thumb指令，讀取指令碼（16位）

BICNE r0,r0,#0xff00 ;取得Thumb指令8位立即數(shù)

LDREQ r0,[LR,#-4] ;若為ARM指令，讀取指令碼（32位）

BICNQ r0,r0,#0xff00000 ;取得ARM指令的24位立即數(shù)

; r0 存儲(chǔ)中斷號(hào)

; r1 指向棧頂

BL C_SWI_Handler ;調(diào)用主要的中斷服務(wù)程序

LDMFD sp!, {r0, r3} ;SPSR出棧

MSR spsr_cf, r0 ;恢復(fù)SPSR

LDMFD sp!, {r0-r3, r12, pc}^ ;保存寄存器并返回

中斷服務(wù)程序的主要工作放在C_SWI_Handler中，由C語言完成，用swich_case結(jié)構(gòu)判斷中斷類型。典型的程序如下。

void C_SWI_Handler( int swi_num, int *regs )

{

switch( swi_num )

{

case 0:

regs[0] = regs[0] * regs[1];

break;

case 1:

regs[0] = regs[0] + regs[1];

break;

case 2:

regs[0] = (regs[0] * regs[1]) + (regs[2] * regs[3]);

break;

case 3:

{

int w, x, y, z;

w = regs[0];

x = regs[1];

y = regs[2];

z = regs[3];

regs[0] = w + x + y + z;

regs[1] = w - x - y - z;

regs[2] = w * x * y * z;

regs[3] =(w + x) * (y - z);

}

break;

}

}

斷點(diǎn)中斷指令BKPT（BreakPoint）產(chǎn)生一個(gè)預(yù)取異常（prefetch abort），它常被用來設(shè)置軟件斷點(diǎn)，在調(diào)試程序時(shí)十分有用。當(dāng)系統(tǒng)中存在調(diào)試硬件時(shí)，該指令被忽略。

指令的編碼格式如圖9.13所示。

圖9.13 BKPT指令編碼格式

BKPT <immediate>

<immediate>

16位的立即數(shù)。該立即數(shù)可以用來保存額外的斷點(diǎn)信息。

注意

16位立即數(shù)在指令的編碼格式中并不是連續(xù)存放的。前12位放在bits[19∶8]，而后4位放在bits[3∶0]。

指令操作的偽代碼如下面程序段所示。

If (not overridden by debug hard)

R14_abt = address of BKPT instruction + 4

SPSR_abt = CPSR

CPSR[4:0] = 0b10111 /*進(jìn)入異常模式*/

CPSR[5] = 0 /*執(zhí)行在ARM狀態(tài)*/

/*CPSR[6] is unchanged*/

CPSR[7] = 1 /*禁止正常中斷*/

If high vectors configured then

PC = 0x0000000c

要正確的使用BKPT指令，必須和具體的調(diào)試系統(tǒng)相結(jié)合。一般說來，BKPT有兩種使用方法。

（1）如果當(dāng)前使用的系統(tǒng)調(diào)試硬件沒有屏蔽BKPT指令，那么在此系統(tǒng)中預(yù)取指令異常和軟件調(diào)試命令同時(shí)使用一個(gè)中斷向量。這樣當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，就要依靠系統(tǒng)自身來判斷是真正的預(yù)取異常還是軟件調(diào)試命令。判斷的方法，根據(jù)系統(tǒng)的不同，而有所不同。

（2）如果當(dāng)前的系統(tǒng)調(diào)試硬件屏蔽了BKPT指令，那么系統(tǒng)會(huì)跳過BKPT指令順序執(zhí)行該指令下面的程序代碼。

注意

BKPT指令總是無條件執(zhí)行的，當(dāng)指令的編碼格式中的條件域不被解析為AL時(shí)，指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。