ARM嵌入式学习：中断的体系结构

仿真

ARM嵌入式开发：中断体系结构
1）中断简介
中断，指计算机运行过程中，出现异常后，计算机停止当前工作保存当前状态，然后转向对这些异常的处理，在处理完成后再返回到停止时的状态，继续运行。

2）ARM体系CPU的7种工作模式
①：ARM体系的处理器有7种工作模式，分别是用usr、fiq、irq、svc、abt、sys、und。
   下面是对这几种工作模式的解释：
      A、用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态
      B、快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理
      C、中断模式（irq）：用于通用的中断处理
      D、管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式
      E、数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入改模式，可用于虚拟存储及存储保护
      F、系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务
      G、未定义指令中断模式（und）：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于  支持硬件协处理器的软件仿真
②ARM处理器可通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应模式，除用户模式外，其他6种模式都属于特权模式，大多程序运行于用户模式，进入特权模式是为了处理中断、异常，或访问被保护的系统资源
③ARM体系的CPU有两种工作状态：
      A、ARM状态：处理器执行32位字对齐ARM指令
      B、Thumb状态：执行16位半字对齐的Thumb指令
④ARM920T有31个通用的32位寄存器和6个程序状态寄存器

⑤R0---R15可直接访问，除R15外都是通用寄存器，即可以保存数据也可以保存地址

R13---R15稍有特殊：

R13：栈指针寄存器，保存栈指针

R14：程序连接寄存器

R15：程序计数器 (pc)

⑥CPSR（Current Program Status Regsiter）当前程序状态寄存器

其中一些位被用于标识各种状态、处于什么模式。

各个位的意义：

⑦SPSR（Saved Process Status Registers）程序状态保留寄存器
      当切换工作模式时，SPSR中保存前一个工作模式的CPSR值，当返回前一个工作模式时，可以将SPSR的值恢复到CPSR中。
⑧切换进入异常模式时，CPU自动完成如下事情：
      A、在异常模式下的连接寄存器R14中保存前一个工作模式的下一条即将执行的指令的地址，对于ARM状态，这个值是当前PC值加4或加8.
      B、将CPSR复制到异常模式下的SPSR。
      C、将CPU的工作模式位设为这个异常对应的工作模式。
      D、令PC值等于这个异常模式在异常向量表中的地址，即跳转去执行异常向量表中的相应指令
⑨相反地，从异常工作模式退出回到之前工作模式时，完成如下：
      A、连接寄存器中保存了前一工作模式的一个指令地址，将它减去一个适当的值后赋给PC寄存器。
      B、将SPSR的值复制回CPSR。
3）S3C2440中断控制器
①如何知道各类外设发生了不预期事件：
      A、查询法：反复查询设备状态，并作出反应。占用CPU资源过多，不适合多任务系统。
      B、中断法：CPU通过查看相应寄存器，执行相应操作。
②中断处理过程：
      A、中断控制器汇集各类外设发出的中断信号，然后告诉CPU；
      B、CPU保存当前程序运行环境，调用中断服务程序（ISR：Interrupt Service Routine）来处理中断；
      C、在ISR识别是哪种中断，并进行处理；
      D、清除中断；
      E、恢复被中断程序的运行环境，继续执行。

③中断体系硬件框图：

④中断处理框图：

4）中断控制寄存器