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9.5? 異常產(chǎn)生指令
ARM指令集中提供了兩條產(chǎn)生異常的指令,通過這兩條指令可以用軟件的方法實(shí)現(xiàn)異常。表9.4總結(jié)了ARM異常產(chǎn)生指令。
表9.4?? RM異常產(chǎn)生指令
助? 記? 符 |
含??? 義 |
操??? 作 |
SWI |
軟中斷指令 |
產(chǎn)生軟中斷,處理器進(jìn)入管理模式 |
BKPT |
斷點(diǎn)中斷指令 |
處理器產(chǎn)生軟件斷點(diǎn) |
9.5.1? 軟中斷指令SWI
1.指令編碼格式
軟件中斷指令SWI(Software Interrupt)用于產(chǎn)生軟中斷,從而實(shí)現(xiàn)從用戶模式變換到管理模式,CPSR保存到管理模式的SPSR中,執(zhí)行轉(zhuǎn)移到SWI向量,在其他模式下也可以使用SWI指令,處理器同樣切換到管理模式。
指令的編碼格式如圖9.12所示。
圖9.12? SWI指令編碼格式
2.指令的語法格式
SWI{<cond>}?? <immed_24>
① <cond>
為指令編碼中的條件域。它指示指令在什么條件下執(zhí)行。當(dāng)<cond>忽略時,指令為無條件執(zhí)行(cond=AL(Alway))。
② <immed_24>
指定一個24位立即數(shù)。ARM處理器不對該立即數(shù)進(jìn)行任何處理,其作用是提供給操作系統(tǒng),從而判斷用戶程序請求的服務(wù)類型。
3.指令操作的偽代碼
指令操作的偽代碼如下面程序段所示。
If? ConditionPassed{cond}? then
???? R14_svc = address of next instruction after the SWI instruction
???? SPSR_svc = CPSR
???? CPSR[4:0] = 0b10011??? /*進(jìn)入超級用戶模式*/
???? CPSR[5] = 0??? /*執(zhí)行在ARM狀態(tài)*/
???? CPSR[7] = 1
???? If? high? vectors configured then
????????? PC = 0xffff0008
???? Else
????????? PC = 0x00000000
4.指令舉例
(1)下面指令產(chǎn)生軟中斷,中斷立即數(shù)為0。
SWI?? 0;
(2)產(chǎn)生軟中斷,中斷立即數(shù)為0x123456。
SWI?? 0x123456;
(3)使用SWI指令時,通常使用以下兩種方法進(jìn)行參數(shù)傳遞。
① 指令24位的立即數(shù)指定了用戶請求的類型,中斷服務(wù)程序的參數(shù)通過寄存器傳遞。
下面的程序產(chǎn)生一個中斷號為12的軟中斷。
MOV?? r0,#34????????????? ;設(shè)置功能號為34
SWI?? 12????????????????? ;產(chǎn)生軟中斷,中斷號為12
② 另一種情況,指令中的24位立即數(shù)被忽略,用戶請求的服務(wù)類型由寄存器r0的值決定,參數(shù)通過其他寄存器傳遞。
下面的例子通過r0傳遞中斷號,r1傳遞中斷的子功能號。
MOV?? r0,#12??????????????? ;設(shè)置12號軟中斷
MOV?? r1,#34??????????????? ;設(shè)置子功能號為34
SWI??? 0?????????????????????? ;
(4)在SWI異常中斷處理程序中,取出SWI立即數(shù)的步驟為:首先確定引起軟中斷的SWI指令是ARM指令還是Thumb指令,這可通過對SPSR訪問得到;然后要確定該SWI指令的地址,這可通過訪問LR寄存器得到;然后讀出指令,分解立即數(shù)。
下面的例子為一個標(biāo)準(zhǔn)的SWI中斷處理程序。
T_bit????? EQU????? 0x20
SWI_Hander
??????????? STMFD???? SP!,{r0_r3,r12,LR}??? ;保護(hù)現(xiàn)場
?????????? MOV?????? r1,sp?????????????? ;設(shè)置參數(shù)指針
??????????? MRS?????? r0,SPSR???????????? ;讀取SPSR
??????????? STMFD???? SP!,{r0,r3}????????? ;保持SPSR,r3壓棧保證字節(jié)對齊
??????????? TST?????? r0,#T_bit??????????? ;測試T標(biāo)志位
??????????? LDRNEH??? r0,[LR,#-2]????????? ;若為Thumb指令,讀取指令碼(16位)
??????????? BICNE???? r0,r0,#0xff00???????? ;取得Thumb指令8位立即數(shù)
??????????? LDREQ???? r0,[LR,#-4]????????? ;若為ARM指令,讀取指令碼(32位)
??????????? BICNQ???? r0,r0,#0xff00000????? ;取得ARM指令的24位立即數(shù)
????? ????; r0 存儲中斷號
????? ????; r1 指向棧頂
? ???BL????? C_SWI_Handler???????????????? ;調(diào)用主要的中斷服務(wù)程序
?? ??LDMFD?? sp!, {r0, r3}??????????????? ;SPSR出棧
?? ??MSR???? spsr_cf, r0????????????????? ;恢復(fù)SPSR
?? ??LDMFD?? sp!, {r0-r3, r12, pc}^???????? ;保存寄存器并返回
?
中斷服務(wù)程序的主要工作放在C_SWI_Handler中,由C語言完成,用swich_case結(jié)構(gòu)判斷中斷類型。典型的程序如下。
void C_SWI_Handler( int swi_num, int *regs )
{
? ????switch( swi_num )
?? ???{
??? ??case??? 0:
????? ??????regs[0] = regs[0] * regs[1];
? ????break;
??? ??case??? 1:
????? ??????regs[0] = regs[0] + regs[1];
??? ??break;
?? ???case??? 2:
????? ??????regs[0] = (regs[0] * regs[1]) + (regs[2] * regs[3]);
?? ???break;
?? ???case??? 3:
?? ???{
????? ??????int w, x, y, z;
?????? ?????w = regs[0];
???? ???????x = regs[1];
????? ??????y = regs[2];
?????? ?????z = regs[3];
?????? ?????regs[0] = w + x + y + z;
?????? ?????regs[1] = w - x - y - z;
????? ??????regs[2] = w * x * y * z;
????? ??????regs[3] =(w + x) * (y - z);
?? ???}
? ????break;
?? ???}
}
9.5.2? 斷點(diǎn)中斷指令BKPT
1.指令編碼格式
斷點(diǎn)中斷指令BKPT(BreakPoint)產(chǎn)生一個預(yù)取異常(prefetch abort),它常被用來設(shè)置軟件斷點(diǎn),在調(diào)試程序時十分有用。當(dāng)系統(tǒng)中存在調(diào)試硬件時,該指令被忽略。
指令的編碼格式如圖9.13所示。
圖9.13? BKPT指令編碼格式
2.指令的語法格式
BKPT??? <immediate>
<immediate>
16位的立即數(shù)。該立即數(shù)可以用來保存額外的斷點(diǎn)信息。
注意 |
16位立即數(shù)在指令的編碼格式中并不是連續(xù)存放的。前12位放在bits[19∶8],而后4位放在bits[3∶0]。 |
?
3.指令操作的偽代碼
指令操作的偽代碼如下面程序段所示。
If? (not overridden by debug hard)
?????? R14_abt = address of BKPT instruction + 4
?????? SPSR_abt = CPSR
?????? CPSR[4:0] = 0b10111?????????????? /*進(jìn)入異常模式*/
?????? CPSR[5] = 0????????????????????? /*執(zhí)行在ARM狀態(tài)*/
?????? /*CPSR[6] is unchanged*/
?????? CPSR[7] = 1????????????????????? /*禁止正常中斷*/
?????? If? high vectors configured then
????????????? PC = 0x0000000c
4.指令的使用
要正確的使用BKPT指令,必須和具體的調(diào)試系統(tǒng)相結(jié)合。一般說來,BKPT有兩種使用方法。
(1)如果當(dāng)前使用的系統(tǒng)調(diào)試硬件沒有屏蔽BKPT指令,那么在此系統(tǒng)中預(yù)取指令異常和軟件調(diào)試命令同時使用一個中斷向量。這樣當(dāng)異常發(fā)生時,就要依靠系統(tǒng)自身來判斷是真正的預(yù)取異常還是軟件調(diào)試命令。判斷的方法,根據(jù)系統(tǒng)的不同,而有所不同。
(2)如果當(dāng)前的系統(tǒng)調(diào)試硬件屏蔽了BKPT指令,那么系統(tǒng)會跳過BKPT指令順序執(zhí)行該指令下面的程序代碼。
注意 |
BKPT指令總是無條件執(zhí)行的,當(dāng)指令的編碼格式中的條件域不被解析為AL時,指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。 |