在學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)ARM處理器的過(guò)程中，一個(gè)不能繞開(kāi)的話題就是異常處理流程。它在ARM的體系架構(gòu)中，占據(jù)著不可動(dòng)搖的重要地位。此處就以Coterx-A系列的ARM處理器簡(jiǎn)單分析一下異常中斷處理流程。
說(shuō)異常處理流程之前，我們先說(shuō)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(gè)基本工作模式：
User : 非特權(quán)模式，大部分任務(wù)執(zhí)行在這種模式;
FIQ : 當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)(fast) 中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式;
IRQ : 當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)(normal) 中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式;
Supervisor :當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式;
Abort : 當(dāng)存取異常時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式;
Undef : 當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)會(huì)進(jìn)入這種模式;
System : 使用和User模式相同寄存器集的特權(quán)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(kuò)展出的用于執(zhí)行安全監(jiān)控代碼的模式;
在Coterx-A處理器的8 種基本工作模式中，有6種異常處理模式：FIQ、IRQ、SVC、Abort、Undef、Monitor。ARM Core中定義了七種異常源，和其中的五種異常處理模式相對(duì)應(yīng)。
簡(jiǎn)單介紹完異常源和工作模式后，就分析一下異常處理流程。
我們先想一下現(xiàn)實(shí)生活中遇到的類(lèi)似情況，看看我們是怎么處理的。假如我們現(xiàn)在正在聽(tīng)歌，突然門(mén)鈴響了，我們?cè)趺崔k呢?首先把歌暫停一下，也就是保存當(dāng)前正在播放的狀態(tài)。然后去開(kāi)門(mén)看看是誰(shuí)，忙完了，繼續(xù)回來(lái)聽(tīng)歌?？偨Y(jié)一下：突然情況發(fā)生時(shí)，保存當(dāng)前狀態(tài)，去處理突發(fā)事件，完成后，恢復(fù)保存的狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行。
而在ARM內(nèi)核規(guī)定的異常處理流程也采用了類(lèi)似的流程。
當(dāng)異常產(chǎn)生時(shí), ARM core:
拷貝 CPSR 到 SPSR_
設(shè)置適當(dāng)?shù)?CPSR 位：
改變處理器狀態(tài)進(jìn)入ARM態(tài)
改變處理器模式進(jìn)入相應(yīng)的異常模式
設(shè)置中斷禁止位禁止相應(yīng)中斷 (如果需要)
保存返回地址到 LR_
設(shè)置 PC 為相應(yīng)的異常向量
返回時(shí), 異常處理需要:
從 SPSR_恢復(fù)CPSR
從LR_恢復(fù)PC
以上所有的操作都是在ARM態(tài)下進(jìn)行的。大家看看這個(gè)流程是否符合我們從實(shí)際生活中所總結(jié)的流程。
異常發(fā)生時(shí)，ARM Core自動(dòng)保存CPSR->SPSR(對(duì)應(yīng)的異常模式下的SPSR寄存器)、保存返回地址->LR(對(duì)應(yīng)的異常模式下的LR寄存器)，這些操作都是為了保存現(xiàn)場(chǎng)，以便將來(lái)返回。而設(shè)置CPSR則是為了處理異常。保存的返回地址則是異常發(fā)生前正在執(zhí)行指令的下一條指令的地址，即此時(shí)的(pc-4)。
處理完成時(shí)，我們自己需要恢復(fù)CPSR、PC則是為了繼續(xù)執(zhí)行異常發(fā)生前的指令。
而ARM匯編中的跳轉(zhuǎn)指令的執(zhí)行也才用了同樣的流程。大家有興趣的話，可以自己編寫(xiě)代碼調(diào)試，觀察現(xiàn)象。
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