ARM处理器模式切换(含MRS,MSR指令)
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1.1.1ARM处理器模式切换(含MRS,MSR指令)
除了用户模式和系统模式,其余模式下都有一个私有SPSR保存状态寄存器,用来保存切换到该模式之前的执行状态,之所以用户模式和系统模式没有SPSR是因为,通常CPU大部分时间执行在用户模式下,当产生异常或系统调用时会分别切换进入另外几种模式,保存用户模式下的状态,当切换回原先模式时,直接回复SPSR的值到CPSR就可以了,因此,用户模式和系统模式下不需要SPSR,其详细操作查看下节异常处理。以上几种模式通过CPSR里的M[4:0]位进行区分,如图3-1所示:
![](../img/eep/emb/emb-58015kcb2r2lf420.jpg)
图3-1 CPSR控制位
通过向模式位M[4:0]里写入相应的数据切换到不同的模式,在对CPSR,SPSR寄存器进行操作不能使用mov,ldr等通用指令,只能使用特权指令msr和mrs。
在ARM处理器中,只有MRS(Move to Register from State register)指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行读操作。通过读CPSR可以获得当前处理器的工作状态。读SPSR寄存器可以获得进入异常前的处理器状态(因为只有异常模式下有SPSR寄存器)。
例如:
MRSR1,CPSR;将CPSR状态寄存器读取,保存到R1中
MRSR2,SPSR;将SPSR状态寄存器读取,保存到R2中
同样,在ARM处理器中,只有MSR指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行写操作。与MRS配合使用,可以实现对CPSR或SPSR寄存器的读-修改-写操作,可以切换处理器模式、或者允许/禁止IRQ/FIQ中断等。
由于xPSR寄存器代表了CPU的状态,其每个位有特殊意义,在执行对xPSR状态寄存器写入时(读取时不存在该用法),为了防止误操作和方便记忆,将xPSR里32位分成四个区域,每个区域用小写字母表示:
c控制域屏蔽psr[7..0]
x扩展域屏蔽psr[15..8]
s状态域屏蔽psr[23..16]
f标志域屏蔽psr[31..24]
注意:区域名必须为小写字母
使能IRQ中断:
ENABLE_IRQ
MRSR0,CPSR;将CPSR寄存器内容读出到R0
BICR0,R0,#0x80;清掉CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c,R0;将修改后的值写回CPSR寄存器的对应控制域
MOVPC,LR;返回上一层函数
DISABLE_IRQ
MRSR0 CPSR;将CPSR寄存器内容读出到R0
ORRR0,R0,#0x80;设置CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c,R0;将修改后的值写回CPSR寄存器的对应控制域
MOVPC,LR;返回上一层函数
表3-3不同工作模式对应二进制
模式名 | 用户 | 快中断 | 中断 | 管理 | 中止 | 未定义 | 系统 |
M[4:0] | 10000 | 10001 | 10010 | 10011 | 10111 | 11011 | 11111 |
stack_init;栈指针初始化函数
@ undefine_stack
msr cpsr_c,#0xdb;切换到未定义异常
ldrsp,=0x34000000;栈指针为内存最高地址,栈为倒生的栈
;栈空间的最后1M0x34000000~0x33f00000
@ abort_stack
msr cpsr_c,#0xd7;切换到终止异常模式
ldrsp,=0x33f00000;栈空间为1M,0x33f00000~0x33e00000
@ irq_stack
msrcpsr_c,#0xd2;切换到中断模式
ldrsp,=0x33e00000;栈空间为1M,0x33e00000~0x33d00000
@ sys_stack
msrcpsr_c,#0xdf;切换到系统模式
ldrsp,=0x33d00000;栈空间为1M,0x33d00000~0x33c00000
msrcpsr_c,#0xd3;切换回管理模式
mov pc,lr
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