ARM体系结构之通用编程模型【附带文档下载】

5.1 对异常的响应     当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：
      • 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。
      • 将CPSR复制到相应的SPSR中。
      • 根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。
      • 强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。

        处理器处于Thumb状态，则当异常向量地址加载入PC时，处理器自动切换到ARM状态。ARM微处理器对异常的响应过程用伪码可以描述为：


5.2 从异常返回   异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：
    • 将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。
    • 将SPSR复制回CPSR中。
    • 若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。
    • 可以认为应用程序总是从复位异常处理程序开始执行的，因此复位异常处理程序不需要返回。

5.2.1 FIQ (Fast Interrupt Request)     FIQ异常是为了支持数据传输或者通道处理而设计的。
     若将CPSR的F位置为1，则会禁止FIQ中断，若将CPSR的F位清零，处理器会在指令执行时检查FIQ的输入。注意只有在特权模式下才能改变F位的状态。
     可由外部通过对处理器上的nFIQ引脚输入低电平产生FIQ。不管是在ARM状态还是在Thumb状态下进入FIQ模式，FIQ处理程序均可以执行以下指令从FIQ模式返回：
     SUBS   PC,R14_fiq ,#4

5.2.2 IRQ (Interrupt Request)        IRQ异常属于正常的中断请求，可通过对处理器的nIRQ引脚输入低电平产生，IRQ的优先级低于FIQ，当程序执行进入FIQ异常时，IRQ可能被屏蔽。
       若将CPSR的I位置为1，则会禁止IRQ中断，若将CPSR的I位清零，处理器会在指令执行完之前检查IRQ的输入。注意只有在特权模式下才能改变I位的状态。
       不管是在ARM状态还是在Thumb状态下进入IRQ模式，IRQ处理程序均可以执行以下指令从IRQ模式返回：
       SUBS  PC , R14_irq , #4
5.2.3 ABORT(中止)       产生中止异常意味着对存储器的访问失败。ARM微处理器在存储器访问周期内检查是否发生中止异常。
       中止异常包括两种类型：
            • 指令预取中止：发生在指令预取时。
            • 数据中止：发生在数据访问时。
       当指令预取访问存储器失败时，存储器系统向ARM处理器发出存储器中止（Abort）信号，预取的指令被记为无效，但只有当处理器试图执行无效指令时，指令预取中止异常才会发生，如果指令未被执行，例如在指令流水线中发生了跳转，则预取指令中止不会发生。
       若数据中止发生，系统的响应与指令的类型有关。
       当确定了中止的原因后，Abort处理程序均可以执行以下指令从中止模式返回，无论是在ARM状态还是Thumb状态：
       SUBS PC, R14_abt, #4  ；指令预取中止
       SUBS PC, R14_abt, #8  ；数据中止
5.2.4 Software Interruupt(软件中断)       软件中断指令（SWI）用于进入管理模式(svc)，常用于请求执行特定的管理功能。软件中断处理程序执行以下指令可以从SWI模式返回，无论是在ARM状态还是Thumb状态：
       MOVS  PC , R14_svc
       以上指令恢复PC（从R14_svc）和CPSR（从SPSR_svc） 的值，并返回到SWI的下一条指令。
5.2.5 Undefined Instruction(未定义指令)     当ARM处理器遇到不能处理的指令时，会产生未定义指令异常。采用这种机制，可以通过软件仿真扩展ARM或Thumb指令集。
     处理器执行以下程序返回，无论是在ARM状态还是Thumb状态：
     MOVS PC, R14_und
     以上指令恢复PC（从R14_und）和CPSR（从SPSR_und）的值，并返回到未定义指令后的下一条指令。

5.2.6 异常向量表(Exception Vectors)

5.2.7 异常优先级(Exception Priorities)

5.2.8 应用程序中的异常处理       当系统运行时，异常可能会随时发生，为保证在ARM处理器发生异常时不至于处于未知状态，在应用程序的设计中，首先要进行异常处理，采用的方式是在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令，跳转到异常处理程序，当ARM处理器发生异常时，程序计数器PC会被强制设置为对应的异常向量，从而跳转到异常处理程序，当异常处理完成以后，返回到主程序继续执行。
      我们需要处理所有的异常，尽管我们可以简单的在某些异常处理程序处放置死循环。