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

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。

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