ARM中的異常和中斷
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1、復位異常；在以ARM為核的單片機中，常把下列事件作為引起復位的原因。
• 上電復位：在上電后，復位使內部達到預定的狀態(tài)，特別是程序跳到初始入口；
•復位引腳上的復位脈沖：這是由外部其他控制信號引起的；
• 對系統電源檢測發(fā)現過(guò)壓或欠壓；
• 時(shí)鐘異常復位。
ARM處理器復位后，處理器硬件將進(jìn)行以下操作：
• 強制進(jìn)入管理模式；
• 強制進(jìn)入ARM狀態(tài)；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000000處執行；
• 禁止IRQ中斷和FIQ中斷。
復位后，程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
上電復位后，進(jìn)入管理模式，執行操作系統程序，一般用做對系統初始化，例如開(kāi)中斷等；然后切換到用戶(hù)模式，開(kāi)始執行正常的用戶(hù)程序。
切換到用戶(hù)模式可使用下列程序：
MRS R0,CPSR ；讀狀態(tài)寄存器
BIC R0,R0,#03；把末兩位清0
MSR CPRS_c,R0；把修改后的值加載給狀態(tài)寄存器，切換結束
......；用戶(hù)程序
2、未定義指令異常；由于A(yíng)RM使用32位代碼，包含的信息量很大，可達2的31方（4G）。ARM指令集不能用盡所有代碼。當ARM處理器遇到無(wú)法譯碼的指令時(shí)就會(huì )發(fā)
生未定義指令異常。進(jìn)入中斷處理程序。
ARM的未定義指令異常有以下兩種情況：
（1）遇到一條無(wú)法執行的指令，此指令沒(méi)有定義；
（2）執行一條對協(xié)處理器的操作指令，在正常情況下，協(xié)處理器應該應答，但協(xié)處理器沒(méi)有應答。
未定義異常中斷時(shí)，狀態(tài)寄存器中的F位不變。使用下列指令退出異常中斷，返回原程序 。
• 把下一條指令的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_und；
• 強制進(jìn)入未定義模式；
• 強制進(jìn)入到ARM模式；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000004處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
MOVS PC,R14.
3、軟件中斷異常；是由指令SWI引起的。程序在執行這一指令后，進(jìn)入異常中斷。處理器響應中斷，硬件執行如下的操作。
• 把下一條指令的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_svc；
• 強制進(jìn)入管理模式；
• 強制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000008處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進(jìn)入中斷后的程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
軟件中斷處理程序完成后，使用下列指令返回到原中斷處：MOVS PC,R14.
4、預取指中止異常；由程序存儲器引起的中止異常叫做預取指中止異常；由數據存儲器引起的中止異常叫做數據中止異常。由于A(yíng)RM的指令是3級流水線(xiàn)結構，讀
取指令周期是提前進(jìn)行的，因此把讀取指令的過(guò)程一般稱(chēng)預取指。如果在取得指令的同時(shí)程序存儲器發(fā)出中止信號，則ARM處理器把這一條指令標記位無(wú)效，然后等待執
行。有兩種可能如下：
• 當執行這條指令前程序發(fā)生跳轉，則這條無(wú)效指令不引起異常中斷；
• 當執行到這條指令時(shí)，處理器會(huì )發(fā)生預取指中止異常，引起中斷。
當記進(jìn)入預取指異常中斷時(shí)，處理器硬件響應中斷，執行以下的操作：
• 把中斷時(shí)PC的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；
• 強制進(jìn)入中止異常模式；
• 強制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；
• 跳轉到絕對地址PC=0x0000000C處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
預取指中止異常中斷返回時(shí)，應該執行下列指令：SUBS PC,R14,#4.
5、數據中止異常；ARM處理器訪(fǎng)問(wèn)數據存儲器時(shí)，在讀取數據的同時(shí)數據存儲器發(fā)出了中止信號，引起數據中止異常。
數據中止異常中斷服務(wù)程序返回時(shí)，使用下列指令：
SUBS PC,R14,#8
上述指令是返回到中斷時(shí)所執行的指令，目的是再一次從數據存儲器中讀取數據。如果不再一次讀取數據，則執行下一條指令，此時(shí)使用下列指令返回：
SUBS PC,R14,#4
• 把中斷時(shí)的PC的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；
• 強制進(jìn)入中止異常模式；
•強制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000010處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
6、中斷請求（IRQ）異常；例如：定時(shí)器中斷、串行口通訊中斷、外部信號中斷和A/D處理中斷等。IRQ中斷是可屏蔽的。在狀態(tài)寄存器中的I位就是IRQ的屏蔽位
。當I=1時(shí)。則屏蔽IRQ中斷，當I=0時(shí)，則允許中斷。處理器復位后置I為1，關(guān)閉中斷。
當發(fā)生IRQ中斷時(shí)，處理器硬件響應中斷，執行下列操作：
• 把中斷時(shí)的PC的地址值拷貝給LR；
• 把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_irq；
• 強制進(jìn)入IRQ異常模式；
•強制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000018處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
完成中斷處理后，程序執行下列返回原中斷處：SUBS PC.R14,#4.
7、快速中斷（FIQ）請求異常；FIQ快速中斷是可屏蔽的。在狀態(tài)寄存器中的F位就是FIQ的屏蔽位。當F=1時(shí)。則屏蔽FIQ中斷，當F=0時(shí)，則允許中斷。處理器復
位后置F為1，關(guān)閉中斷。
當發(fā)生IRQ中斷時(shí)，處理器硬件響應中斷，執行下列操作：
• 把中斷時(shí)的PC的地址值拷貝給LR；
• 把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_fiq；
• 強制進(jìn)入FIQ異常模式；
•強制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；
• 跳轉到絕對地址PC=0x0000001C處執行；
• 禁止FIQ中斷。
進(jìn)入中斷后，程序狀態(tài)寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
完成中斷處理后，程序執行下列返回原中斷處：SUBS PC.R14,#4
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