ARM異常處理流程

FWW7

在學習與開發ARM處理器的過程中，一個不能繞開的話題就是異常處理流程。它在ARM的體系架構中，占據著不可動搖的重要地位。此處就以Coterx-A系列的ARM處理器簡單分析一下異常中斷處理流程。

說異常處理流程之前，我們先說一下ARM處理器的工作模式和異常源。

在Coterx-A系列之前的ARM處理器，一共有個基本工作模式：

User : 非特權模式，大部分任務執行在這種模式;

FIQ : 當一個高優先級(fast) 中斷產生時將會進入這種模式;

IRQ : 當一個低優先級(normal) 中斷產生時將會進入這種模式;

Supervisor :當復位或軟中斷指令執行時將會進入這種模式;

Abort : 當存取異常時將會進入這種模式;

Undef : 當執行未定義指令時會進入這種模式;

System : 使用和User模式相同寄存器集的特權模式;

而Coterx-A系列處理器則多了一種工作模式：

Monitor : 是為了安全而擴展出的用于執行安全監控代碼的模式;

我們先想一下現實生活中遇到的類似情況，看看我們是怎么處理的。假如我們現在正在聽歌，突然門鈴響了，我們怎么辦呢?首先把歌暫停一下，也就是保存當前正在播放的狀態。然后去開門看看是誰，忙完了，繼續回來聽歌。總結一下：突然情況發生時，保存當前狀態，去處理突發事件，完成后，恢復保存的狀態，繼續進行。

而在ARM內核規定的異常處理流程也采用了類似的流程。

當異常產生時, ARM core:

拷貝 CPSR 到 SPSR_

設置適當的 CPSR 位：

改變處理器狀態進入ARM態

改變處理器模式進入相應的異常模式

設置中斷禁止位禁止相應中斷 (如果需要)

保存返回地址到 LR_

設置 PC 為相應的異常向量

返回時, 異常處理需要:

從 SPSR_恢復CPSR

從LR_恢復PC

以上所有的操作都是在ARM態下進行的。大家看看這個流程是否符合我們從實際生活中所總結的流程。

異常發生時，ARM Core自動保存CPSR->SPSR(對應的異常模式下的SPSR寄存器)、保存返回地址->LR(對應的異常模式下的LR寄存器)，這些操作都是為了保存現場，以便將來返回。而設置CPSR則是為了處理異常。保存的返回地址則是異常發生前正在執行指令的下一條指令的地址，即此時的(pc-4)。

處理完成時，我們自己需要恢復CPSR、PC則是為了繼續執行異常發生前的指令。

而ARM匯編中的跳轉指令的執行也才用了同樣的流程。大家有興趣的話，可以自己編寫代碼調試，觀察現象。