arm中斷保護和恢復 ARM中斷異常處理的返回

2021-10-13 02:39:23 字數 2654 閱讀 8568

舉個小例子,下面是一段arm彙編**:0x3000bl add

0x3004mov r0,#0

0x3008mov r1,#1

0x300cmov r2,#2

area test,code,readonly

entry

start

mov r0,#1

mov r1,#1

bl add

mov r0,#0

mov r1,#1

addadd r0,r0,r1

mov r0,r0,r1

end當0x3000處的bl指令執行時,會把pc(=0x3008)儲存到lr暫存器裡面,也就是lr=0x3008。接下來處理器會立即對lr進行乙個自動的更新動作:lr=lr-0x4,這樣,lr裡面的位址為0x3008 – 0x4 = 03004,它是指令」mov r0,#0」的位址,所以當從子程式add返回時,lr裡面正好是正確的返回位址。既是下一條要執行的指令的位址。

一、中斷異常處理函式呼叫

異常就是正在執行的指令,由於各種軟體或硬體故障被打斷,比如,在讀資料或指令時,訪問儲存器失敗、產生了乙個外部硬體中斷等。當這些情況發生時,在arm系統裡,由異常和中斷處理程式做出相應的處理,當處理完成後,要返回到被中止的指令,使被中止的指令能夠繼續正常執行下去。因此,確定異常和中斷處理程式的返回位址是乙個非常重要的問題。

1、中斷處理

當外部中斷irq和fiq(fast interrpt request,快速中斷請求)發生時,arm核完成一部分工作。當然,這些工作是任何異常發生時都必須要做的,所以arm處理器就會自動帶我們完成。 其它重要的工作,必須由程式設計師來完成。arm處理器處理的事包括從使用者模式切換到irq模式、狀態暫存器值的變化及跳轉。比如說,處理器自動跳轉到從0x0位址開始的異常中斷向量表的0x18處,在向量表的0x18處,最簡單的指令為」b handlerirq」。

那程式設計師所要關心的就是實現具體的異常處理程式(handlerirq)。當用arm組合語言實現handlerirq函式的時候,如何確定handlerirq函式正確地返回位址,使被中止的指令能夠繼續正常執行下去。

比較常用的中斷處理程式結構如下:

handlerirq ;中斷響應,從向量表直接跳來

sub r14,r14,#4;計算返回位址

stmfd r13, ;保護現場,一般只需要保護

bl irqhandler ;跳到具體的異常處理函式

ldmfd r13,^ ;恢復現場

有程式可以看出,通過」sub r14,r14,#4」計算中斷函式的返回位址。那有人一定會問,為什麼計算返回位址的時候要減去4呢?位址指令

0x3000bl add

0x3004mov r0,#0

0x3008mov r1,#1

0x300cmov r2,#2

我們看上個表,比如在執行位址為0x3004的move指令時,突然來了乙個irq中斷,這個中斷打斷了move指令的執行,這個時候就要去跳轉到異常處理函式,之後還要返回0x3004位址重新執行move指令。當中斷發生時,lr裡面儲存了使用者模式下pc的值,那麼當執行位址為0x3004的move指令時,pc的值應該是0x300c,前面介紹過,當發生跳轉時,處理器會對lr進行乙個自動的更新動作:lr=lr-0x4,這樣lr裡面的位址是0x300c-0x04=0x3008。但是0x3008並不是我們要的位址,因為中斷發生在位址為0x3004的move指令執行的時候,所以中斷處理完後應該返回這個位址。 這就是在計算返回位址的時候lr減去4的原因。對於fiq中斷和預取指中止異常,計算返回位址方法和irq相同。

我的理解:本身pc總是指向當前指令的下兩條指令的位址,pc的值為當前指令的位址值加8個位元組。發生跳轉時,lr=lr-04,所以子程式返回時處理器自動計算lr=lr+08-04(lr+04),剛好是執行下一條指令。而中斷後是要返回發生中斷的當前指令繼續執行,所以應該在lr返回後再減去一條指令位址04,即lr=lr-04。

以下我的整理:

2 、arm處理器對異常的響應步驟:

a. 保護lr;

b. 將cpsr到相應的spsr中;

c. 根據異常型別強制設定cpsr的執行模式位;

d. 跳轉異常處理程式。

3、 arm處理器對異常的返回步驟:

a. lr,lr減去相應的偏移量後送到pc;

b. 將spsr回cpsr中;

c.清楚中斷禁止位。

二、各中斷型別及優先順序和返回值:

1、fiq(fast interrupt request)

fiq異常是為了資料傳輸或通道處理而設計的。cpsr中的f位:=1 禁止fiq中斷,=0允許中斷。只能在特權模式下才能改變f的狀態。可由外部將nfiq引腳輸入低電平也能產生fiq。返回指令: subs pc,r14_fiq,#4.

2、irq(interrupt request)

irq異常屬於正常的終端請求,可以在nirq引腳輸入低電平產生。cpsr中的i位: =1 禁止irq中斷,=0允許irq中斷,只能在特權模式下才能改變i的狀態。返回指令:subs pc,r14_irq,#4.

3、abort:中止

產生中止異常意味著對儲存器的訪問失敗。

a:指令預取中止:發生在指令預取時。中斷後pc=pc+8,返回指令:subs pc,r14_abt,#4.

b:資料中止:發生在資料訪問時。中斷後pc=pc+12,返回指令: subs pc,r14_abt,#8.

4、software interrupt

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舉個小例子,下面是一段arm彙編 位址指令 0x3000 bl add 0x3004 mov r0,0 0x3008 mov r1,1 0x300c mov r2,2 area test,code,readonly entry start mov r0,1 mov r1,1 bl add mov r...

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重要基礎知識 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 解碼 的指令。一般來說,人們習慣性約定將 正在執行的指令作為參考點 稱之為當前第一條指令,因此 pc總是指向第三條指令。當 arm 狀態時,每條指令為 4 位元組長,所以 pc 始終指向該指令位址加 8 位元...