標(biāo)題：ARM異常處理

如果您閱讀ARM手冊(cè)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)，在ARM中，經(jīng)常強(qiáng)調(diào)Exception（異常）這個(gè)概念，在ARM里，Interrupt（中斷）也是一種形式的異常。ARM的Exception同其所定義的5種異常模式是密切相關(guān)的，CPU在捕獲到任何一個(gè)Exception后，必定會(huì)進(jìn)入某個(gè)異常模式，異常類型及捕獲到該異常后CPU所進(jìn)入的異常模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是ARM所預(yù)先定義好的。 如果您對(duì)X86比較熟悉，您會(huì)發(fā)現(xiàn)，不象X86，系統(tǒng)定義了不同的中斷，比如鍵盤中斷，鼠標(biāo)中斷等等，并且系統(tǒng)也定義了這些中斷所對(duì)應(yīng)的中斷向量。ARM沒有定義這些，ARM只會(huì)告訴你，有外部中斷產(chǎn)生，并切換到IRQ或FIQ模式，然后執(zhí)行IRQ或FIQ所對(duì)應(yīng)的中斷向量。至于到底是鍵盤中斷，還是鼠標(biāo)中斷，這得由操作系統(tǒng)提供的中斷函數(shù)自己去判斷，比如通過查詢中斷控制器的某個(gè)或某些寄存器。ARM這樣做的原因是：ARM只是一個(gè)CORE，它并不定義也不去假想其外部環(huán)境，這樣可以使得ARM CORE更加緊湊和簡(jiǎn)潔，同時(shí)也給SOC設(shè)計(jì)者提供了更多的靈活性和發(fā)揮空間。您一定要相信，ARM被如此廣泛使用不是“蓋”的，從系統(tǒng)開發(fā)者角度看，ARM是一種最簡(jiǎn)單、最靈活的CPU，它的優(yōu)雅和簡(jiǎn)潔性就像C語言一樣。呵呵，C語言是我最喜歡的語言。 好了，“臭屁”了這么多，我們言歸正傳。對(duì)ARM異常處理的研究務(wù)必要弄清楚以下幾個(gè)方面： (1) 異常類型 (2) 異常類型及處理該異常時(shí)CPU的執(zhí)行模式 (3) 異常向量地址 (4) 異常處理過程 異常類型 ARM定義了如下類型的異常（江南七怪，這樣好記）： （1） RESET異常：由于執(zhí)行RESET指令或外部RESET信號(hào)產(chǎn)生的異常 （2） SWI異常：執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生的異常，通常用于提供系統(tǒng)調(diào)用接口 （3） IRQ異常：ARM的IRQ Signal被觸發(fā)所產(chǎn)生的異常 （4） FIQ異常：ARM的FIQ Signal被觸發(fā)所產(chǎn)生的異常 （5） Prefetch Abort異常：預(yù)取指令時(shí)產(chǎn)生的異常 （6） Data Abort異常：存取內(nèi)存數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的異常 （7） Undefined instruction異常：執(zhí)行unknown指令時(shí)產(chǎn)生的異常 執(zhí)行模式 當(dāng)產(chǎn)生異常后，CPU會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的異常模式并處理該異常： （1） RESET和SWI異常：CPU進(jìn)入Supervisor模式 （2） IRQ異常：CPU進(jìn)入IRQ模式 （3） FIQ異常：CPU進(jìn)入FIQ模式 （4） Prefetch Abort和Data Abort異常：CPU進(jìn)入Abort模式 （5） Undefined instruction異常：CPU進(jìn)入U(xiǎn)ndefined模式 向量地址 ARM的異常向量地址可以處于4G物理空間的低端（0x00000000起），也可以處于高端（0xffff0000起），具體是哪種情況，根據(jù)具體的CPU及其配置而定。下面是7種異常的向量地址（挎弧內(nèi)為高端情形）： （1） RESET異常：0x00000000 (0xffff0000) （2） Undefined instruction異常： 0x00000004 (0xffff0004) （3） SWI異常：0x00000008 (0xffff0008) （4） Prefetch Abort異常： 0x0000000c (0xffff000c) （5） Data Abort異常： 0x00000010 (0xffff0010) （6） IRQ異常： 0x00000018 (0xffff0018) （7） FIQ異常： 0x0000001c (0xffff001c) 每個(gè)中斷向量為4字節(jié)，一般的操作系統(tǒng)在該地址處放置一條跳轉(zhuǎn)指令“LDR PC，終端處理函數(shù)地址”。另外要注意的是，在IRQ異常和Data Abort異常之間空了4個(gè)字節(jié)，這4個(gè)字節(jié)是保留的。 處理過程 處理過程包括兩個(gè)部分： （1） 進(jìn)入：這個(gè)過程由CPU負(fù)責(zé) （2） 退出：這個(gè)過程由OS負(fù)責(zé) 在捕獲到某個(gè)異常后，啟動(dòng)“進(jìn)入”過程，該過程內(nèi)CPU執(zhí)行如下動(dòng)作： （1） 將當(dāng)前PC的值（或PC + 4，或PC + 8）保存到R14的某個(gè)影子寄存器中。到底選擇哪個(gè)影子寄存器由該異常的執(zhí)行模式而定；另外R14影子寄存器的值同異常類型相關(guān)。比如Data Abort異常，對(duì)應(yīng)的影子寄存器就是Abort模式的影子寄存器R14_abt，R14_abt的值為異常產(chǎn)生時(shí)PC值 + 8。 （2） 將CPSR保存到CPSR的某個(gè)影子寄存器SPSR中，同樣，具體選擇哪個(gè)影子寄存器由該異常的執(zhí)行模式而定。 （3） 執(zhí)行對(duì)因的中斷向量 退出過程由操作系統(tǒng)自己負(fù)責(zé)，只要確保退出后的PC和CPSR同進(jìn)入之前是一樣就可以了。有時(shí)候操作系統(tǒng)在處理某種特定情況的異常后會(huì)將退出后PC值變?yōu)檫M(jìn)入前PC值 + 4（即下一條指令地址），這僅僅是一個(gè)提醒，其目的是說明退出過程是完全由軟件自己決定的。