ARM中断异常处理的返回

AREA test,CODE,READONLY
ENTRY
Start
MOV r0,#1
MOV r1,#1
BL add
MOV r0,#0
MOV r1,#1
Add
ADD r0,r0,r1
MOV r0,r0,r1
END

当0x3000处的BL指令执行时，会把PC(=0x3008)保存到LR寄存器里面，也就是LR=0x3008。接下来处理器会立即对LR进行一个自动的更新动作：LR=LR-0x4，这样，LR里面的地址为0x3008 – 0x4 = 03004，它是指令”MOV r0,#0”的地址，所以当从子程序add返回时，LR里面正好是正确的返回地址。既是下一条要执行的指令的地址。

一、中断异常处理函数调用
异常就是正在执行的指令，由于各种软件或硬件故障被打断，比如，在读数据或指令时，访问存储器失败、产生了一个外部硬件中断等。当这些情况发生时，在ARM系统里，由异常和中断处理程序做出相应的处理，当处理完成后，要返回到被中止的指令，使被中止的指令能够继续正常执行下去。因此，确定异常和中断处理程序的返回地址是一个非常重要的问题。

1、中断处理

当外部中断IRQ和FIQ(Fast Interrpt Request,快速中断请求)发生时，ARM核完成一部分工作。当然，这些工作是任何异常发生时都必须要做的，所以ARM处理器就会自动带我们完成。 其它重要的工作，必须由程序员来完成。ARM处理器处理的事包括从用户模式切换到IRQ模式、状态寄存器值的变化及跳转。比如说，处理器自动跳转到从0x0地址开始的异常中断向量表的0x18处，在向量表的0x18处，最简单的指令为”B HandlerIRQ”。

那程序员所要关心的就是实现具体的异常处理程序(HandlerIRQ)。当用ARM汇编语言实现HandlerIRQ函数的时候，如何确定HandlerIRQ函数正确地返回地址，使被中止的指令能够继续正常执行下去。

比较常用的中断处理程序结构如下：

HandlerIRQ ；中断响应，从向量表直接跳来

SUB r14,r14,#4；计算返回地址

STMFD r13,{r0-r3,r14} ；保护现场，一般只需要保护{r0-r3,lr}

BL irqHandler ；跳到具体的异常处理函数

LDMFD r13,{r0-r3,pc}^ ；恢复现场

有程序可以看出，通过”SUB R14,R14,#4”计算中断函数的返回地址。那有人一定会问，为什么计算返回地址的时候要减去4呢？

我们看上个表，比如在执行地址为0x3004的move指令时，突然来了一个IRQ中断，这个中断打断了move指令的执行，这个时候就要去跳转到异常处理函数，之后还要返回0x3004地址重新执行move指令。当中断发生时，LR里面保存了用户模式下PC的值，那么当执行地址为0x3004的move指令时，PC的值应该是0x300C，前面介绍过，当发生跳转时，处理器会对LR进行一个自动的更新动作：LR=LR-0x4，这样LR里面的地址是0x300C-0x04=0x3008。但是0x3008并不是我们要的地址，因为中断发生在地址为0x3004的move指令执行的时候，所以中断处理完后应该返回这个地址。 这就是在计算返回地址的时候LR减去4的原因。对于FIQ中断和预取指中止异常，计算返回地址方法和IRQ相同。

我的理解：本身PC总是指向当前指令的下两条指令的地址，PC的值为当前指令的地址值加8个字节。发生跳转时，LR=LR-04，所以子程序返回时处理器自动计算LR=LR+08-04（LR+04），刚好是执行下一条指令。而中断后是要返回发生中断的当前指令继续执行，所以应该在LR返回后再减去一条指令地址04，即LR=LR-04。

以下我的整理：

2 、ARM处理器对异常的响应步骤：

a. 保护LR；

b. 将CPSR到相应的SPSR中；

c. 根据异常类型强制设置CPSR的运行模式位；

d. 跳转异常处理程序。

3、 ARM处理器对异常的返回步骤：

a. LR，LR减去相应的偏移量后送到PC；

b. 将SPSR回CPSR中；

c.清楚中断禁止位。

二、各中断类型及优先级和返回值：

1、FIQ(Fast Interrupt Request)

FIQ异常是为了数据传输或通道处理而设计的。CPSR中的F位：=1 禁止FIQ中断，=0允许中断。只能在特权模式下才能改变F的状态。可由外部将nFIQ引脚输入低电平也能产生FIQ。返回指令： SUBS PC,R14_fiq,#4.

2、IRQ(Interrupt Request)

IRQ异常属于正常的终端请求，可以在nIRQ引脚输入低电平产生。CPSR中的I位： =1 禁止IRQ中断，=0允许IRQ中断，只能在特权模式下才能改变I的状态。返回指令：SUBS PC,R14_irq,#4.

3、Abort：中止

产生中止异常意味着对存储器的访问失败。

a:指令预取中止：发生在指令预取时。中断后PC=PC+8，返回指令：SUBS PC,R14_abt,#4.

b:数据中止：发生在数据访问时。中断后PC=PC+12,返回指令: