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分类: LINUX

2007-10-29 15:14:13


               
 
 
                 ARM中的异常和中断

   ARM处理器中主要有7个异常(2个中断异常):

      1、复位异常;在以ARM为核的单片机中,常把下列事件作为引起复位的原因。

      • 上电复位:在上电后,复位使内部达到预定的状态,特别是程序跳到初始入口;

      • 复位引脚上的复位脉冲:这是由外部其他控制信号引起的;

      • 对系统电源检测发现过压或欠压;

      • 时钟异常复位。

    ARM处理器复位后,处理器硬件将进行以下操作:

      • 强制进入管理模式;

      • 强制进入ARM状态;

      • 跳转到绝对地址PC=0x00000000处执行;

      • 禁止IRQ中断和FIQ中断。

      复位后,程序状态寄存器如下:        

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        上电复位后,进入管理模式,执行操作系统程序,一般用做对系统初始化,例如开中断等;然后切换到用户模式,开始执行正常的用户程序。

        切换到用户模式可使用下列程序:

        MRS R0,CPSR     ;读状态寄存器
        BIC R0,R0,#03   ;把末两位清0
        MSR CPRS_c,R0   ;把修改后的值加载给状态寄存器,切换结束
        ......          ;用户程序

    2、未定义指令异常;由于ARM使用32位代码,包含的信息量很大,可达2的31方(4G)。ARM指令集不能用尽所有代码。当ARM处理器遇到无法译码的指令时就会发

生未定义指令异常。进入中断处理程序。

    ARM的未定义指令异常有以下两种情况:

    (1)遇到一条无法执行的指令,此指令没有定义;

    (2)执行一条对协处理器的操作指令,在正常情况下,协处理器应该应答,但协处理器没有应答。

    未定义异常中断时,状态寄存器中的F位不变。使用下列指令退出异常中断,返回原程序 。

    • 把下一条指令的地址拷贝给LR;

    • 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_und;

    • 强制进入未定义模式;

    • 强制进入到ARM模式;

    • 跳转到绝对地址PC=0x00000004处执行;

    • 禁止IRQ中断。

    进入中断后,程序状态寄存器如下:

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     MOVS PC,R14.

     3、软件中断异常;是由指令SWI引起的。程序在执行这一指令后,进入异常中断。处理器响应中断,硬件执行如下的操作。

     • 把下一条指令的地址拷贝给LR;

     • 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_svc;

     • 强制进入管理模式;

     • 强制进入到ARM状态;

     • 跳转到绝对地址PC=0x00000008处执行;

     • 禁止IRQ中断。

     进入中断后的程序状态寄存器如下:

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     软件中断处理程序完成后,使用下列指令返回到原中断处:MOVS PC,R14.

     4、预取指中止异常;由程序存储器引起的中止异常叫做预取指中止异常;由数据存储器引起的中止异常叫做数据中止异常。由于ARM的指令是3级流水线结构,读

取指令周期是提前进行的,因此把读取指令的过程一般称预取指。如果在取得指令的同时程序存储器发出中止信号,则ARM处理器把这一条指令标记位无效,然后等待执

行。有两种可能如下:

    • 当执行这条指令前程序发生跳转,则这条无效指令不引起异常中断;

    • 当执行到这条指令时,处理器会发生预取指中止异常,引起中断。

    当记进入预取指异常中断时,处理器硬件响应中断,执行以下的操作:

    • 把中断时PC的地址拷贝给LR;

    • 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_abt;

    • 强制进入中止异常模式;

    • 强制进入到ARM状态;

    • 跳转到绝对地址PC=0x0000000C处执行;

    • 禁止IRQ中断。

    进入中断后,程序状态寄存器如下:

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    预取指中止异常中断返回时,应该执行下列指令:SUBS PC,R14,#4.

    5、数据中止异常;ARM处理器访问数据存储器时,在读取数据的同时数据存储器发出了中止信号,引起数据中止异常。

    数据中止异常中断服务程序返回时,使用下列指令:

    SUBS PC,R14,#8

    上述指令是返回到中断时所执行的指令,目的是再一次从数据存储器中读取数据。如果不再一次读取数据,则执行下一条指令,此时使用下列指令返回:

    SUBS PC,R14,#4

    • 把中断时的PC的地址拷贝给LR;

    • 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_abt;

    • 强制进入中止异常模式;

    • 强制进入到ARM状态;

    • 跳转到绝对地址PC=0x00000010处执行;

    • 禁止IRQ中断。

    进入中断后,程序状态寄存器如下:

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     6、中断请求(IRQ)异常;例如:定时器中断、串行口通讯中断、外部信号中断和A/D处理中断等。IRQ中断是可屏蔽的。在状态寄存器中的I位就是IRQ的屏蔽位

。当I=1时。则屏蔽IRQ中断,当I=0时,则允许中断。处理器复位后置I为1,关闭中断。

     当发生IRQ中断时,处理器硬件响应中断,执行下列操作:

     • 把中断时的PC的地址值拷贝给LR;

     • 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_irq;

     • 强制进入IRQ异常模式;

     • 强制进入到ARM状态;

     • 跳转到绝对地址PC=0x00000018处执行;

     • 禁止IRQ中断。

     进入中断后,程序状态寄存器如下:

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    完成中断处理后,程序执行下列返回原中断处:SUBS PC.R14,#4.

    7、快速中断(FIQ)请求异常;FIQ快速中断是可屏蔽的。在状态寄存器中的F位就是FIQ的屏蔽位。当F=1时。则屏蔽FIQ中断,当F=0时,则允许中断。处理器复

位后置F为1,关闭中断。
   
    当发生IRQ中断时,处理器硬件响应中断,执行下列操作:

     • 把中断时的PC的地址值拷贝给LR;

     • 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_fiq;

     • 强制进入FIQ异常模式;

     • 强制进入到ARM状态;

     • 跳转到绝对地址PC=0x0000001C处执行;

     • 禁止FIQ中断。

     进入中断后,程序状态寄存器如下:

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    完成中断处理后,程序执行下列返回原中断处:SUBS PC.R14,#4

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