S3C2440 異常進(jìn)入和退出

1 處理器對異常的反應(yīng)

產(chǎn)生異常時(shí)，處理器采取如下動(dòng)作：

1. 將 CPSR 復(fù)制到相應(yīng)的 SPSR 中。 這會(huì)保存當(dāng)前模式、中斷屏蔽和條件標(biāo)記。

2. 轉(zhuǎn)至ARM狀態(tài)。

3. 更改相應(yīng)的 CPSR 模式位，以便：

• 更改為適當(dāng)?shù)哪Ｊ剑⒃谠撃Ｊ降南鄳?yīng)編組寄存器中進(jìn)行映射。
• 禁用中斷。發(fā)生任何異常時(shí)，都會(huì)禁用 IRQ。 在復(fù)位時(shí)發(fā)生 FIQ，會(huì)禁用 FIQ。

4. 將相應(yīng) LR 設(shè)置為返回地址。

5. 將 PC 設(shè)置為異常的向量地址。

2 從異常處理程序的返回

從異常中返回的方法取決于異常處理程序是否使用堆棧操作。 無論是否使用，要返回到異常發(fā)生處繼續(xù)執(zhí)行，異常處理程序必須：

• 從相應(yīng) SPSR 恢復(fù) CPSR
• 使用相應(yīng) LR 中的返回地址恢復(fù) PC。

對于不需要從堆棧中恢復(fù)目標(biāo)模式寄存器的簡單返回，異常處理程序可通過執(zhí)行具有以下設(shè)置的數(shù)據(jù)處理指令來完成這些操作：

• 設(shè)置 S 標(biāo)記
• PC 作為目標(biāo)寄存器。

所需的返回指令取決于異常的類型。

注意，不必從復(fù)位處理程序返回，因?yàn)閺?fù)位處理程序直接執(zhí)行主代碼。

處理異常時(shí)，如果異常處理程序入口代碼使用了堆棧來存儲(chǔ)必須保留的寄存器，則可通過使用帶 ^ 限定符的加載多個(gè)指令來返回。 異常處理程序可使用一條指令返回，例如使用：

LDMFD sp!,{R0-R12,pc}^

為此，異常處理程序必須將以下內(nèi)容保存到堆棧中：

• 調(diào)用處理程序時(shí)使用的所有工作寄存器
• 為產(chǎn)生與數(shù)據(jù)處理指令相同的效果而修改的鏈接寄存器。

^ 限定符指定從 SPSR 恢復(fù) CPSR。

注意:不能使用任何 16 位 Thumb 指令從異常返回，因?yàn)檫@些指令無法恢復(fù) CPSR。

3 返回地址和返回指令

產(chǎn)生異常時(shí)由程序計(jì)數(shù)器指向的實(shí)際位置取決于異常的類型。返回地址可能不必是程序計(jì)數(shù)器指向的下一條指令。如果異常發(fā)生在 ARM 狀態(tài)，處理器則將 (PC+4) 存儲(chǔ)在 lr_ mode。

下面較詳細(xì)地說明了每一種異常類型如何從處理代碼正確返回的指令。

3.1 從 SWI 和 未定義指令處理程序返回

SWI 和未定義指令異常是由指令本身造成的，因此，處理異常時(shí)，程序計(jì)數(shù)器保持不變(預(yù)取指就失敗了)。處理器將 (PC+4) 存儲(chǔ)在 lr_ mode 中。因而使 lr_mode 指向下一條要執(zhí)行的指令。要從 lr 中恢復(fù)程序計(jì)數(shù)器，則使用：

MOVS pc, lr

從處理程序返回控制權(quán)。

將返回地址推入堆中并在返回時(shí)將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^

3.2 從 FIQ 和 IRQ 處理程序返回

執(zhí)行完每一條指令后，處理器檢測中斷管腳是否為 LOW（電平），以及 CPSR中斷禁用位是否為清除。結(jié)果，僅在程序計(jì)數(shù)器被更新后才發(fā)生 IRQ 或 FIQ 異常。處理器將 (PC+4) 存儲(chǔ)在 lr_mode 中。使 lr_mode 指向發(fā)生異常時(shí)尚未執(zhí)行的指令的下一條指令。處理程序完成后，必須從 lr_mode 指向發(fā)生異常時(shí)尚未執(zhí)行的指令處繼續(xù)運(yùn)行。該繼續(xù)執(zhí)行地址較 lr_mode 中的地址少一個(gè)字（四個(gè)字節(jié)），因此，其返回指令為：

SUBS pc, lr, #4

將返回地址推入堆中并在返回時(shí)將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

SUB lr,lr,#4

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^

3.3 從預(yù)取中斷處理程序返回

如果處理器試圖在非法地址取指令，則該指令被標(biāo)志為無效。繼續(xù)執(zhí)行已經(jīng)在流水線中的指令至遇到產(chǎn)生“預(yù)取中斷”處的無效指令為止。如有將虛擬存儲(chǔ)器位置映射到該物理存儲(chǔ)器的指令，異常處理程序?qū)o映射關(guān)系的指令裝入物理存儲(chǔ)器并使用 MMU。然后，處理程序必須返回，再次使著運(yùn)行產(chǎn)生異常的指令?，F(xiàn)在裝入并執(zhí)行指令。

因?yàn)榘l(fā)出預(yù)取中斷時(shí)程序計(jì)數(shù)器還沒有被更新，所以 lr_abt 指向產(chǎn)生異常的下一條指令。處理程序必須返回至 lr_ABT-4 的指令，請使用下列指令：

SUBS pc,lr, #4

將返回地址推入堆中并在返回時(shí)將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

SUB lr,lr,#4

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^

3.4 從數(shù)據(jù)中斷處理程序返回

當(dāng)裝入或存儲(chǔ)指令試圖訪問存儲(chǔ)器時(shí)，程序計(jì)數(shù)器被更新。(PC+4) 的存儲(chǔ)值指向產(chǎn)生異常地址處的第二條指令。MMU（如果有）將相應(yīng)地址映射至物理存儲(chǔ)器，處理程序必須返回到原來中斷的指令，以便進(jìn)行第二次執(zhí)行嘗試。因此，返回地址較 lr_abt 中少兩個(gè)字（八個(gè)字節(jié)），使用如下返回指令：

SUBS pc, lr, #8

將返回地址推入堆中并在返回時(shí)將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

SUB lr,lr,#8

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^