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一．ARM處理器異常及其對應的模式 當一個異常發(fā)生時，ARM處理器總是切換到ARM狀態(tài)（即非Thumb狀態(tài)）。Thumb指令集沒有包含進行異常處理時需要的一些指令，因此在異常中斷時，還是要使用ARM指令。 每種異常都導致內核進入一種特定的模式。此外，可以通過修改cpsr，進入任何ARM處理器模式。用戶和系統(tǒng)模式是僅有的可不通過相應異常進入的2中模式。 當一個異常導致模式的改變時，內核自動的： l 把cpsr保存到相應異常模式下的spsr l 把pc保存到相應模式下的lr l 設置cpsr為相應異常模式 l 設置pc為相應異常處理程序的入口地址 二．向量表 異常發(fā)生時，ARM跳轉地址組成的表。 三．異常優(yōu)先級 復位異常是優(yōu)先級最高的異常，一旦復位異常產生，總是會發(fā)生復位異常。注意：當一條不屬于ARM或Thumb指令集的指令到達流水線的執(zhí)行階段時，若此時沒有其它異常發(fā)生，就會產生未定義指令異常。ARM處理器會“詢問”協(xié)處理器，看它能否將其作為一條協(xié)處理器指令來處理。由于協(xié)處理器在流水線之后，所以指令確認可以在內核的執(zhí)行階段進行。如果這條指令不屬于任何一個協(xié)處理器，則會產生未定義指令異常。 四．中斷 中斷延時是指：從外部請求信號發(fā)出到取出對應的中斷服務程序（ISR）的第一條指令，這期間的間隔時間。 五．中斷源及其識別方法 S3C2440A有60個中斷源，IRQ有兩種中斷識別方法：向量中斷和非向量中斷。FIQ只有非向量中斷。在IRQ各個中斷源中的某一個中斷源的中斷請求被響應時，CPU轉至0x18處自動加載一條轉移指令轉至相應中斷源的固定中斷向量處。IRQ各個中斷源的向量地址是固定的，每個占用一個字單元。IRQ各個中斷源若采用非向量中斷，任意一個中斷源發(fā)出中斷請求，都認為發(fā)生了IRQ中斷請求，并自動轉入IRQ中斷服務程序執(zhí)行。IRQ中斷服務程序主要功能是將軟件設定的中斷向量表中相應的中斷源服務程序入口地址送給PC，并轉其執(zhí)行。在非向量中斷模式下，一般在IRQ處放置一條轉移指令：B IsrIRQ 。其中，IsrIRQ為所有IRQ中斷服務程序的總入口地址，也是非向量中斷模式的中斷源判別及散轉程序。 六．中斷堆棧設計 在堆棧設計時，須確定2點： l 位置 決定了在存儲器映射中，堆棧從何處開始。大多數基于ARM系統(tǒng)設計的堆棧是采用向下遞減式的，棧頂位于存儲器的高端地址。 l 堆棧大小 依賴于處理程序的類型-嵌套的還是非嵌套的。一個嵌套中斷處理程序需要更多的存儲器空間，因為堆棧將隨中斷嵌套的深度而增加。 第一種方式A，說明了一個傳統(tǒng)的堆棧安排，中斷的堆棧位于代碼段之下。第二種方式B，中斷堆棧在用戶堆棧之上，位于存儲器的頂端。B優(yōu)于A之處是，B在堆棧溢出時不會破壞向量表，因此系統(tǒng)在確認堆棧溢出后，還有機會糾正自己的錯誤。每一種處理器模式都要建立一個堆棧，這是在處理器每次復位時完成的。因為系統(tǒng)復位是從管理模式開始的，所以不用再切換到管理模式，而其他模式堆棧的建立要切換到相應模式。用于模式堆棧-通常是最后設置的，因為當處理器處于用戶模式時，沒有直接修改cpsr的方法。由于系統(tǒng)模式和用戶模式共享寄存器，所以可以強制處理器進入系統(tǒng)模式來設置用戶模式堆棧。 七．中斷處理方法 1）非嵌套中斷處理 最簡單的中斷處理是非嵌套的：只有當控制權回到被中斷的任務或過程時，才允許再次相應中斷。由于一個非嵌套的中斷處理程序在一個時段內只能為一個中斷處理程序服務，所以這種形式的中斷處理程序不適合需要為多個不同優(yōu)先級中斷服務的復雜嵌入式系統(tǒng)。 2）嵌套中斷處理 在處理程序完成當前中斷的服務前重新允許中斷，可以實現(xiàn)中斷嵌套。嵌套的中斷處理程序入口代碼與簡單的非嵌套中斷處理程序類似。不同之處在于，在推出時，處理程序要測試被ISR更新過的一個標志。這個標志表明，是否需要做進一步的處理，如果不要求更多的處理，那么這個中斷服務例程就完成了，處理程序也可以退出；如果需要進一步處理，處理程序可能要采取若干措施：重新允許中斷，并/或執(zhí)行一次上下文切換。重新允許中斷包括把IRQ模式切換到SVC或系統(tǒng)模式。在IRQ模式下，不能簡單的允許中斷，因為這可能會導致鏈接寄存器r14_irq遭到破壞，特別是在執(zhí)行完BL后即發(fā)生一次中斷。執(zhí)行上下文切換包括復位（清空）IRQ堆棧，因為當IRQ堆棧中還有數據的時，處理程序不會執(zhí)行上下文切換。所有保存在IRQ堆棧的寄存器必須轉移到任務堆棧，典型地是放在管理模式堆棧上。然后，其余的寄存器也必須被保存到任務堆棧。在那里，他們會被轉移到堆棧中一個稱為堆棧幀的保留存儲塊上。 如下恢復現(xiàn)場的指令： LDMFD R13！，（R0～R3，PC）^ 這里，寄存器列表后（其中必須包括PC）的后面的“^”表示這是一條特殊形式的指令。在從存儲器裝入PC的同時，CPSR也得到恢復。 作者：李萬鵬 |
