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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(nèi)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(nèi)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(shè)置cpsr為相應異常模式 l 設(shè)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(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(wù)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(zhuǎn)至0x18處自動加載一條轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入IRQ中斷服務(wù)程序執(zhí)行。IRQ中斷服務(wù)程序主要功能是將軟件設(shè)定的中斷向量表中相應的中斷源服務(wù)程序入口地址送給PC，并轉(zhuǎn)其執(zhí)行。在非向量中斷模式下，一般在IRQ處放置一條轉(zhuǎn)移指令：B IsrIRQ 。其中，IsrIRQ為所有IRQ中斷服務(wù)程序的總?cè)肟诘刂罚彩欠窍蛄恐袛嗄Ｊ降闹袛嘣磁袆e及散轉(zhuǎn)程序。 六．中斷堆棧設(shè)計 在堆棧設(shè)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(shù)基于ARM系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)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(quán)回到被中斷的任務(wù)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(nèi)只能為一個中斷處理程序服務(wù)，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(wù)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(wù)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(wù)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)移到任務(wù)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(wù)堆棧。在那里，他們會被轉(zhuǎn)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 |
