协处理器及其他指令之:异常产生指令
9.5 异常产生指令
ARM指令集中提供了两条产生异常的指令,通过这两条指令可以用软件的方法实现异常。表9.4总结了ARM异常产生指令。
表9.4 RM异常产生指令
助 记 符 | 含 义 | 操 作 |
SWI | 软中断指令 | 产生软中断,处理器进入管理模式 |
BKPT | 断点中断指令 | 处理器产生软件断点 |
9.5.1 软中断指令SWI
1.指令编码格式
软件中断指令SWI(Software Interrupt)用于产生软中断,从而实现从用户模式变换到管理模式,CPSR保存到管理模式的SPSR中,执行转移到SWI向量,在其他模式下也可以使用SWI指令,处理器同样切换到管理模式。
指令的编码格式如图9.12所示。
图9.12 SWI指令编码格式
2.指令的语法格式
SWI{cond>} immed_24>
① cond>
为指令编码中的条件域。它指示指令在什么条件下执行。当cond>忽略时,指令为无条件执行(cond=AL(Alway))。
② immed_24>
指定一个24位立即数。ARM处理器不对该立即数进行任何处理,其作用是提供给操作系统,从而判断用户程序请求的服务类型。
3.指令操作的伪代码
指令操作的伪代码如下面程序段所示。
If ConditionPassed{cond} then
R14_svc = address of next instruction after the SWI instruction
SPSR_svc = CPSR
CPSR[4:0] = 0b10011 /*进入超级用户模式*/
CPSR[5] = 0 /*执行在ARM状态*/
CPSR[7] = 1
If high vectors configured then
PC = 0xffff0008
Else
PC = 0x00000000
4.指令举例
(1)下面指令产生软中断,中断立即数为0。
SWI 0;
(2)产生软中断,中断立即数为0x123456。
SWI 0x123456;
(3)使用SWI指令时,通常使用以下两种方法进行参数传递。
① 指令24位的立即数指定了用户请求的类型,中断服务程序的参数通过寄存器传递。
下面的程序产生一个中断号为12的软中断。
MOV r0,#34 ;设置功能号为34
SWI 12 ;产生软中断,中断号为12
② 另一种情况,指令中的24位立即数被忽略,用户请求的服务类型由寄存器r0的值决定,参数通过其他寄存器传递。
下面的例子通过r0传递中断号,r1传递中断的子功能号。
MOV r0,#12 ;设置12号软中断
MOV r1,#34 ;设置子功能号为34
SWI 0 ;
(4)在SWI异常中断处理程序中,取出SWI立即数的步骤为:首先确定引起软中断的SWI指令是ARM指令还是Thumb指令,这可通过对SPSR访问得到;然后要确定该SWI指令的地址,这可通过访问LR寄存器得到;然后读出指令,分解立即数。
下面的例子为一个标准的SWI中断处理程序。
T_bit EQU 0x20
SWI_Hander
STMFD SP!,{r0_r3,r12,LR} ;保护现场
MOV r1,sp ;设置参数指针
MRS r0,SPSR ;读取SPSR
STMFD SP!,{r0,r3} ;保持SPSR,r3压栈保证字节对齐
TST r0,#T_bit ;测试T标志位
LDRNEH r0,[LR,#-2] ;若为Thumb指令,读取指令码(16位)
BICNE r0,r0,#0xff00 ;取得Thumb指令8位立即数
LDREQ r0,[LR,#-4] ;若为ARM指令,读取指令码(32位)
BICNQ r0,r0,#0xff00000 ;取得ARM指令的24位立即数
; r0 存储中断号
; r1 指向栈顶
BL C_SWI_Handler ;调用主要的中断服务程序
LDMFD sp!, {r0, r3} ;SPSR出栈
MSR spsr_cf, r0 ;恢复SPSR
LDMFD sp!, {r0-r3, r12, pc}^ ;保存寄存器并返回
中断服务程序的主要工作放在C_SWI_Handler中,由C语言完成,用swich_case结构判断中断类型。典型的程序如下。
void C_SWI_Handler( int swi_num, int *regs )
{
switch( swi_num )
{
case 0:
regs[0] = regs[0] * regs[1];
break;
case 1:
regs[0] = regs[0] + regs[1];
break;
case 2:
regs[0] = (regs[0] * regs[1]) + (regs[2] * regs[3]);
break;
case 3:
{
int w, x, y, z;
w = regs[0];
x = regs[1];
y = regs[2];
z = regs[3];
regs[0] = w + x + y + z;
regs[1] = w - x - y - z;
regs[2] = w * x * y * z;
regs[3] =(w + x) * (y - z);
}
break;
}
}
9.5.2 断点中断指令BKPT
1.指令编码格式
断点中断指令BKPT(BreakPoint)产生一个预取异常(prefetch abort),它常被用来设置软件断点,在调试程序时十分有用。当系统中存在调试硬件时,该指令被忽略。
指令的编码格式如图9.13所示。
图9.13 BKPT指令编码格式
2.指令的语法格式
BKPT immediate>
immediate>
16位的立即数。该立即数可以用来保存额外的断点信息。
注意 | 16位立即数在指令的编码格式中并不是连续存放的。前12位放在bits[19∶8],而后4位放在bits[3∶0]。 |
3.指令操作的伪代码
指令操作的伪代码如下面程序段所示。
If (not overridden by debug hard)
R14_abt = address of BKPT instruction + 4
SPSR_abt = CPSR
CPSR[4:0] = 0b10111 /*进入异
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