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陈霞

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请问Nuclei用户模式如何切换回机器模式?

N级别处理器内核从User Mode切换到Machine Mode只能通过异常、响应中断或者NMI的方式发生:
响应异常进入异常处理模式。请参见第3.4节了解其详情。
注意:软件可以通过调用ecall指令强行进入ecall异常处理函数。
响应中断进入中断处理模式。请参见第5.6节了解其详情。
响应NMI进入NMI处理模式。请参见第4.3节了解其详情。
根据说明,进入用户模式后,Led()执行ecall命令就会进入异常中断ECALL_Exception_Handler,这时候是在M模式了吗?代码怎么能从异常中断回到主函数继续执行while循环里的语句呢?


/** @addtogroup CM32M4xxR_StdPeriph_Examples * @{ */#define MACHINE_MODE_STACK_SIZE                        0x400static uint8_t sMachineModeStack[MACHINE_MODE_STACK_SIZE] = {0};//Configure test_array Acess Permission on PMPvoid PMP_Config() {        PMP_Region_InitTypeDef pmp_init;        pmp_init.Number = PMP_REGION_NUMBER0;        pmp_init.Enable = PMP_REGION_ENABLE;   // Enable Configuration        pmp_init.Lock = PMP_REGION_UNLOCK; //        pmp_init.BaseAddress = 0;  //        pmp_init.Size = PMP_REGION_SIZE_4GB;    //Setting array size        pmp_init.AddressMatching = PMP_ADDRESS_MATCHING_NAPOT; //Setting PMP Size to NAPOT mode -> 2^n        pmp_init.AccessPermission = PMP_ACCESS_RWX; //Setting array permission is Read Only        PMP_ConfigRegion(&pmp_init);        sPMP_Region_InitTypeDef spmp_init;        spmp_init.Number = SPMP_REGION_NUMBER0;        spmp_init.Enable = SPMP_REGION_ENABLE;        spmp_init.Lock = SPMP_REGION_UNLOCK;        spmp_init.BaseAddress = 0;        spmp_init.Size = SPMP_REGION_SIZE_4GB;        spmp_init.AddressMatching = SPMP_ADDRESS_MATCHING_NAPOT;        spmp_init.UserMode = SPMP_USERMODE_RESET;        spmp_init.AccessPermission = SPMP_ACCESS_RWX;        sPMP_ConfigRegion(&spmp_init);}/** * @brief Jump User Mode */void JumpUserMode(uint32_t func){        __RV_CSR_WRITE(CSR_MSCRATCH, sMachineModeStack + MACHINE_MODE_STACK_SIZE);        __RV_CSR_CLEAR(CSR_MSTATUS, MSTATUS_MPP);        __RV_CSR_WRITE(CSR_MEPC, func);        __ASM  volatile ( "mret ");}void ECALL_Exception_Handler(unsigned long mcause,unsigned long sp){   uint32_t saved_regs = sp;   uint32_t mepc = ((uint32_t *)saved_regs)[12];   printf("ECALL Exception Triggerrn");   ((uint32_t *)saved_regs)[12] = mepc + 4;}/** * @brief User Mode Application */void Led(){        LedInit(LED2_PORT, LED2_PIN);        __ECALL();}/** * @brief Main function */int main(void) {        /* System Clocks Configuration */        PMP_Config();        Exception_Register_EXC(UmodeEcall_EXCn, (unsigned long)ECALL_Exception_Handler);        JumpUserMode((uint32_t)Led);        while (1) {            LedBlink(LED2_PORT, LED2_PIN);            delay_ms(1000);        }}

回帖(1)

李桂兰

2025-3-10 17:45:50

在RISC-V架构中,处理器模式(如User Mode、Machine Mode等)的切换通常是通过异常、中断或NMI(不可屏蔽中断)触发的。根据你的描述,N级别处理器内核从User Mode切换到Machine Mode只能通过以下方式:



  1. 异常:例如,执行ecall指令会触发一个异常,处理器会从User Mode切换到Machine Mode,并跳转到相应的异常处理函数(如ECALL_Exception_Handler)。

  2. 中断:当发生中断时,处理器会从User Mode切换到Machine Mode,并跳转到中断处理函数。

  3. NMI:当发生NMI时,处理器会从User Mode切换到Machine Mode,并跳转到NMI处理函数。


回答你的问题:




  1. 执行ecall指令后是否进入Machine Mode?
    是的,执行ecall指令会触发一个异常,处理器会从User Mode切换到Machine Mode,并跳转到ECALL_Exception_Handler异常处理函数。




  2. 如何从异常处理函数返回到主函数继续执行while循环?
    在异常处理函数中,你需要确保正确处理异常,并通过mret指令返回到User Mode。mret指令会将处理器从Machine Mode切换回User Mode,并恢复之前的状态(包括程序计数器PC),从而继续执行主函数中的代码。


    以下是一个简单的示例代码,展示了如何从异常处理函数返回到主函数:


    // 异常处理函数
    void ECALL_Exception_Handler(void) {
       // 处理异常
       // ...

       // 返回到User Mode
       asm volatile("mret");
    }

    // 主函数
    int main(void) {
       while (1) {
           // 主循环中的代码
           // ...

           // 触发异常,进入Machine Mode
           asm volatile("ecall");
       }
       return 0;
    }

    在这个示例中,当执行ecall指令时,处理器会切换到Machine Mode并跳转到ECALL_Exception_Handler函数。在异常处理函数中,执行mret指令后,处理器会切换回User Mode,并返回到ecall指令后的下一条指令继续执行。




总结:



  • 执行ecall指令会触发异常,处理器从User Mode切换到Machine Mode,并跳转到异常处理函数。

  • 在异常处理函数中,通过mret指令可以返回到User Mode,并继续执行主函数中的代码。


希望这个解释对你有帮助!如果你有更多问题,欢迎继续提问。

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