ARM微處理器的編程模型之：異常中斷處理
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4．在特權模式下使用SWI異常處理
在特權模式下使用SWI異常處理，和IRQ/FIQ中斷嵌套基本類(lèi)似。當執行SWI指令后，處理器執行下面操作。
① 處理器進(jìn)入特權模式。
② 將程序狀態(tài)字內容CPSR保存到SPSR_svc。
③ 返回地址放入LR_svc。
如果處理器已經(jīng)處于特權模式，再發(fā)生SWI異常，則LR_svc和SPSR_svc寄存器的值將丟失。
所以在特權模式下，調用SWI軟中斷異常，必須先將LR_svc和SPSR_svc寄存器的值壓棧保護。下面的例子顯示了一個(gè)可以在特權模式下調用的SWI處理函數。
AREA SWI_Area, CODE, READONLY
PRESERVE8
EXPORT SWI_Handler
IMPORT C_SWI_Handler
T_bit EQU 0x20
SWI_Handler
STMFD sp!,{r0-r3,r12,lr} ;寄存器壓棧保護
MOV r1, sp ;堆棧指針?lè )舝1作為參數傳遞.
MRS r0, spsr ;讀取spsr.
STMFD sp!, {r0, r3} ;將spsr壓棧保護
;
;
LDR r0,[lr,#-4] ;計算SWI指令地址.
BIC r0,r0,#0xFF000000 ;讀取SWI中斷向量號.
; r0存放中斷向量號
; r1 堆棧指針
BL C_SWI_Handler ;調用C程序的SWI處理函數.
LDMFD sp!, {r0, r3} ;從堆棧中讀取spsr.
MSR spsr_cf, r0 ;恢復spcr
LDMFD sp!, {r0-r3,r12,pc}^ ;恢復其他寄存器并返回.
END
5．從應用程序中調用SWI
可從匯編語(yǔ)言或 C/C++ 中調用 SWI。
（1）從匯編應用程序中調用SWI
從匯編語(yǔ)言程序中調用SWI，只要遵循AAPCS標準即可。調用前，設定所有必須的值并發(fā)出相關(guān)的 SWI。例如：
MOV r0, #65 ; 將軟中斷的子功能號放到r0中
SWI 0x0
| 注意 | SWI指令和其他所以ARM指令一樣，可以被條件執行。 |
（2）從C應用程序中調用SWI
在C或C++應用程序中調用SWI，要將C語(yǔ)言的子程序用編譯器擴展_swi聲明，例如：
__swi(0) void my_swi(int);
……
……
……
my_swi(65);
編譯器擴展_swi確保了SWI以?xún)嚷?lián)方式進(jìn)行編譯，而沒(méi)有額外的開(kāi)銷(xiāo)。但有如下的AAPCS限制。
· 函數調用參數只能使用r0～r3傳遞。
· 函數返回值只能通過(guò)r0～r3傳遞。
向內聯(lián)的SWI函數傳遞參數和向實(shí)際的子函數傳遞參數基本類(lèi)似。但返回值的情況比較復雜。如果有兩到四個(gè)返回值，則必須告訴編譯程序返回值是以結構形式返回的，并使用__value_in_regs 偽操作聲明。這是因為基于結構值的函數通常被處理為一個(gè)void（空）型函數，且第一個(gè)自變量必須為存放結果結構的地址。
下面的例子顯示了對編號為0x0、0x1、0x2和0x3的SWI軟中斷的調用。其中，SWI0x0和SWI0x1傳遞兩個(gè)整型參數并返回一個(gè)單一結果；SWI0x2傳遞4個(gè)參數并返回一個(gè)單一結果；而SWI0x3傳遞4個(gè)參數并通過(guò)結構體返回4個(gè)結果。
#include stdio.h>
#include swi.h
unsigned *swi_vec = (unsigned *)0x08;
extern void SWI_Handler(void);
int main( void )
{
int result1, result2;
struct four_results res_3;
Install_Handler( (unsigned) SWI_Handler, swi_vec );
printf(result1 = multiply_two(2,4) = %dn, result1 = multiply_two(2,4));
printf(result2 = multiply_two(3,6) = %dn, result2 = multiply_two(3,6));
printf(add_two( result1, result2 ) = %dn, add_two( result1, result2 ));
printf(add_multiply_two(2,4,3,6) = %dn, add_multiply_two(2,4,3,6));
res_3 = many_operations( 12, 4, 3, 1 );
printf(res_3.a = %dn, res_3.a );
printf(res_3.b = %dn, res_3.b );
printf(res_3.c = %dn, res_3.c );
printf(res_3.d = %dn, res_3.d );
return 0;
}
__swi(0) int multiply_two(int, int);
__swi(1) int add_two(int, int);
__swi(2) int add_multiply_two(int, int, int, int);
struct four_results
{
int a;
int b;
int c;
int d;
};
__swi(3) __value_in_regs struct four_results many_operations(int, int, int, int);
（3）應用程序中動(dòng)態(tài)調用SWI
在某些情形下，需要調用直到運行時(shí)才會(huì )知道其編號的 SWI。例如，當有很多相關(guān)操作可在同一目標上執行，并且每一個(gè)操作都有其自己的 SWI 時(shí)，就會(huì )發(fā)生這種情況。在此情況下，上一小節的方法不適用。
解決的方法有兩種。
· 在運行時(shí)得到SWI功能號，然后構造出相應的SWI指令的編碼，將該編碼保存在某個(gè)存儲單元中，將PC指針指向該單元，執行指令。
· 使用一個(gè)通用的SWI異常中斷處理程序，將運行時(shí)需要調用的SWI功能號作為參數傳遞給該通用的SWI異常處理程序，通用的SWI異常中斷處理程序根據參數值調用相應的SWI處理程序完成需要的操作。
通過(guò)匯編語(yǔ)言可以實(shí)現第二種解決辦法：通過(guò)寄存器（通常為r0或r12）傳遞所需要的操作數，這樣可以重新編寫(xiě)SWI處理程序，對相應寄存器中的值進(jìn)行處理。
但有些情況下，為了節省程序開(kāi)銷(xiāo)，需要直接使用SWI中斷號對程序調用。例如，操作系統可能會(huì )使用單一的一條SWI指令并用寄存器來(lái)傳遞所需運算的編號。這使得其他SWI空間可用于特定應用程序的SWI。在一個(gè)特定的應用程序中，如果從指令中提取SWI編號的開(kāi)銷(xiāo)太大，就可使用這個(gè)方法。ARM（0x123456）和Thumb（0xAB）半主機方式的SWI就是這樣實(shí)現的。
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