ARM嵌入式系统基础教程—嵌入式系统概述ARM7体系结构与指令系统.ppt

* 2.8 ARM体系的异常 快速中断请求异常 快速中断请求(FIQ)适用于对一个突发事件的快速响应，这得益于在ARM状态中，快中断模式有8个专用的寄存器可用来满足寄存器保护的需要（这可以加速上下文切换的速度）。 不管异常入口是来自ARM状态还是Thumb状态，FIQ处理程序都会通过执行下面的指令从中断返回： SUBS PC,R14_fiq,#4 在一个特权模式中，可以通过置位CPSR中的F位来禁止FIQ异常。 * 系统模式 FIQ模式 程 序 寄 存 器 组 FIQ中断的例子 “?”表示该位无关 SPSR_fiq PC CPSR SPSR MOD T F I . . . N Z C V SYS 1 0 0 . . . ？ ？ ？ ？ R8 ～ R12 R8_fiq ～ R12_fiq LR LR_sys LR_fiq R0~R7 SP_sys SP_fiq Thumb Thumb 指令1 指令2 指令3 BX指令 BX指令 ARM ARM SYS 1 0 0 . ? ? ? ? FIQ 0 1 1 . . . ？ ？ ？ ？ BackAddr JumpAddr Jump 1 0 SYS 1 0 0 . . . ？ ？ ？ ？ Jump BackAddr-4 Thumb不是一个完整的体系结构，不能指望处理器只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。 因此，Thumb指令只需要支持通用功能，必要时可以借助于完善的ARM指令集，比如，所有异常自动进入ARM状态。 在系统模式下运行用户程序，当前处理器处于Thumb状态，执行Thumb指令代码，同时处理器还允许IRQ和FIQ中断。 指令1的在执行过程产生了FIQ中断。 注：完成指令1的执行后才响应中断。 FIQ中断相应过程中，硬件自动执行如下动作： 将CPSR寄存器内容存入IRQ模式的SPSR寄存器 置为F和I（禁止FIQ和IRQ中断）； 清零T位（进入ARM状态）； 设置MOD位，切换处理器模式至FIQ模式。 将下一条的地址存入FIQ模式的LR寄存器，即指令3的地址。 将跳转地址存入PC，即FIQ中断服务函数的入口地址，实现跳转。 FIQ中断服务程序在ARM状态下执行现场保护等操作。 FIQ中断服务程序使用BX指令，将处理器从ARM状态切换到Thumb状态，通过置位CPSR的T位实现。 FIQ中断服务程序开始执行Thumb指令。 FIQ中断服务程序使用BX指令，将处理器从Thumb状态切换到ARM状态，通过清除CPSR的T位实现。 FIQ中断服务程序在ARM状态下执行恢复中断现场等操作。 FIQ中断异常处理结束后，异常处理程序完成以下动作： 将SPSR寄存器的值复制回CPSR寄存器； 将LR寄存的值减去一个常量（FIQ异常为4）后复制到PC寄存器，跳转到被中断的用户程序（指令2的地址）。 * 2.8 ARM体系的异常 未定义的指令异常 未定义指令异常是内部异常中断，当ARM处理器遇到一条自己和系统内部任何协处理器都无法执行的指令时，就会发生未定义指令异常，从而进入中断处理程序，同时软件可使用这一机制通过仿真未定义的协处理器指令来扩展ARM指令集。 在仿真失败的指令后，捕获处理器执行下面的指令： MOVS PC,R14_und * 2.8 ARM体系的异常 中止异常 中止表示当前对存储器的访问不能被完成，这是由外部ABORT输入信号引起的异常中断。中止类型有2种类型： 预取指中止：由程序存储器引起的中止异常； 数据中止：由数据存储器引起的中止异常。 * 2.8 ARM体系的异常 预取指中止 当发生预取指中止时，ARM内核将预取的指令标记为无效，但在指令到达流水线的执行阶段时才进入异常。如果指令在流水线中因为发生分支而没有被执行，中止将不会发生。 在处理中止的原因之后，不管处于哪种处理器操作状态，处理程序都会执行下面的指令恢复PC和CPSR并重试被中止的指令： SUBS PC,R14_abt,#4 * 2.8 ARM体系的异常 数据中止 当发生数据中止异常时，异常会在“导致异常的指令”执行后的下一条指令发生。在这种情况下，理想的状况是进入数据中止异常的ISR，然后在内存中挑选出问题，再重新执行导致异常的指令。 在修复产生中止的原因后，不管处于哪种处理器操作状态，处理程序都必须执行下面的返回指令 ： SUBS PC,R14_abt,#8 * 2.8