微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 嵌入式设计 > ARM中的异常和中断

ARM中的异常和中断

时间:11-09 来源:互联网 点击:
ARM处理器中主要有7个异常(2个中断异常):

1、复位异常;在以ARM为核的单片机中,常把下列事件作为引起复位的原因。

• 上电复位:在上电后,复位使内部达到预定的状态,特别是程序跳到初始入口;

•复位引脚上的复位脉冲:这是由外部其他控制信号引起的;

• 对系统电源检测发现过压或欠压;

• 时钟异常复位。

ARM处理器复位后,处理器硬件将进行以下操作:

• 强制进入管理模式;

• 强制进入ARM状态;

• 跳转到绝对地址PC=0x00000000处执行;

• 禁止IRQ中断和FIQ中断。

复位后,程序状态寄存器如下:

......

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

1

1

0

1

0

0

1

1

上电复位后,进入管理模式,执行操作系统程序,一般用做对系统初始化,例如开中断等;然后切换到用户模式,开始执行正常的用户程序。

切换到用户模式可使用下列程序:

MRS R0,CPSR ;读状态寄存器
BIC R0,R0,#03;把末两位清0
MSR CPRS_c,R0;把修改后的值加载给状态寄存器,切换结束
......;用户程序

2、未定义指令异常;由于ARM使用32位代码,包含的信息量很大,可达2的31方(4G)。ARM指令集不能用尽所有代码。当ARM处理器遇到无法译码的指令时就会发

生未定义指令异常。进入中断处理程序。

ARM的未定义指令异常有以下两种情况:

(1)遇到一条无法执行的指令,此指令没有定义;

(2)执行一条对协处理器的操作指令,在正常情况下,协处理器应该应答,但协处理器没有应答。

未定义异常中断时,状态寄存器中的F位不变。使用下列指令退出异常中断,返回原程序 。

• 把下一条指令的地址拷贝给LR;

• 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_und;

• 强制进入未定义模式;

• 强制进入到ARM模式;

• 跳转到绝对地址PC=0x00000004处执行;

• 禁止IRQ中断。

进入中断后,程序状态寄存器如下:

......

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

1

x

0

1

1

0

1

1

MOVS PC,R14.

3、软件中断异常;是由指令SWI引起的。程序在执行这一指令后,进入异常中断。处理器响应中断,硬件执行如下的操作。

• 把下一条指令的地址拷贝给LR;

• 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_svc;

• 强制进入管理模式;

• 强制进入到ARM状态;

• 跳转到绝对地址PC=0x00000008处执行;

• 禁止IRQ中断。

进入中断后的程序状态寄存器如下:

......

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

1

x

0

1

0

0

1

1

软件中断处理程序完成后,使用下列指令返回到原中断处:MOVS PC,R14.

4、预取指中止异常;由程序存储器引起的中止异常叫做预取指中止异常;由数据存储器引起的中止异常叫做数据中止异常。由于ARM的指令是3级流水线结构,读

指令周期是提前进行的,因此把读取指令的过程一般称预取指。如果在取得指令的同时程序存储器发出中止信号,则ARM处理器把这一条指令标记位无效,然后等待执

行。有两种可能如下:

• 当执行这条指令前程序发生跳转,则这条无效指令不引起异常中断;

• 当执行到这条指令时,处理器会发生预取指中止异常,引起中断。

当记进入预取指异常中断时,处理器硬件响应中断,执行以下的操作:

• 把中断时PC的地址拷贝给LR;

• 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_abt;

• 强制进入中止异常模式;

• 强制进入到ARM状态;

• 跳转到绝对地址PC=0x0000000C处执行;

• 禁止IRQ中断。

进入中断后,程序状态寄存器如下:

......

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

1

x

0

1

0

1

1

1

预取指中止异常中断返回时,应该执行下列指令:SUBS PC,R14,#4.

5、数据中止异常;ARM处理器访问数据存储器时,在读取数据的同时数据存储器发出了中止信号,引起数据中止异常。

数据中止异常中断服务程序返回时,使用下列指令:

SUBS PC,R14,#8

上述指令是返回到中断时所执行的指令,目的是再一次从数据存储器中读取数据。如果不再一次读取数据,则执行下一条指令,此时使用下列指令返回:

SUBS PC,R14,#4

• 把中断时的PC的地址拷贝给LR;

• 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_abt;

• 强制进入中止异常模式;

•强制进入到ARM状态;

• 跳转到绝对地址PC=0x00000010处执行;

• 禁止IRQ中断。

进入中断后,程序状态寄存器如下:

......

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

1

x

0

1

0

1

1

1

6、中断请求(IRQ)异常;例如:定时器中断、串行口通讯中断、外部信号中断和A/D处理中断等。IRQ中断是可屏蔽的。在状态寄存器中的I位就是IRQ的屏蔽位

。当I=1时。则屏蔽IRQ中断,当I=0时,则允许中断。处理器复位后置I为1,关闭中断。

当发生IRQ中断时,处理器硬件响应中断,执行下列操作:

• 把中断时的PC的地址值拷贝给LR;

• 把程序状态寄存器CPSR拷贝给SPSR_irq;

• 强制进入IRQ异常模式;

•强制进入到ARM状态;

• 跳转到绝对地址PC=0x00000018处执行;

• 禁止IRQ中断。

进入中断后,程序状态寄存器如下:

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top