協(xié)處理器及其他指令之異常產(chǎn)生指令

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，處理器進入管理模式
　　BKPT斷點中斷指令處理器產(chǎn)生軟件斷點
　　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》
　?、?《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《cond》忽略時，指令為無條件執(zhí)行（cond=AL（Alway））。
　?、?《immed_24》
　　指定一個24位立即數(shù)。ARM處理器不對該立即數(shù)進行任何處理，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；
　?。?）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 ;
　?。?）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準的SWI中斷處理程序。
　　T_bit EQU 0x20
　　SWI_Hander
　　STMFD SP！，{r0_r3，r12，LR} ;保護現(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 斷點中斷指令BKPT
　　1．指令編碼格式
　　斷點中斷指令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，在調(diào)試程序時十分有用。當系統(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。
　?。?）如果當前使用的系統(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。
　?。?）如果當前的系統(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。
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