ARM处理器模式切换（含MRS，MSR指令）

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：


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

通过MRS指令可以取得状态寄存器里的值，然后比较其模式位M[4:0]的值判断当前所处模式，当然也可以比较其它相应位了解当前CPU的状态。
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

向对应区域进行执行写入时，使用xPSR_x可以指定写入区域，而不影响状态寄存器其它位，如：
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

禁用IRQ中断：

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

下表列出了不同模式的二进制数表示：
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

在对开发板进行初始化时，用对不同模式指定其栈空间，下面例子对各模式的栈指针sp进行初始化：
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