ARM微处理器的编程模型之：异常中断处理

，处理器在新中断响应过程中也要进行LR_irq保存。这次对LR_irq的操作发生了冲突，当新中断返回后，往下执行STMFD指令，这时候压栈的LR已不是原来的ADD指令地址，从而使子程序Foo()无法正确返回。

这个问题无法通过增加额外的现场保护指令来解决。一个办法就是在重新使能中断之前改变处理器模式，也就是使上面程序的“BL Foo”指令不要运行在IRQ模式下。这样当新的中断发生时，就不会造成LR寄存器的冲突。考虑ARM的所有运行模式，采用SYSTEM模式是比较合适的，因为它是特权模式，不是IRQ模式，与中断响应无关。

下面的例子显示了标准的IRQ/FIQ异常中断处理程序。

PRESERVE8

AREA INTERRUPT, CODE, READONLY

IMPORT C_irq_handler

IRQ

SUB lr, lr, #4 ;跳转返回地址

STMFD sp!, {lr} ;保存返回地址

MRS r14, SPSR ;读取SPSR

STMFD sp!, {r12, r14} ;保存寄存器

; 清除中断源

MSR CPSR_c, #0x1F ;切换到SYSTEM模式,

STMFD sp!, {r0-r3, lr} ;保存lr_USR 和其他使用到的寄存器

BL C_irq_handler ;跳转到C中断处理函数

LDMFD sp!, {r0-r3, lr} ;恢复用户模式寄存器

MSR CPSR_c, #0x92 ;切换回irq模式

LDMFD sp!, {r12, r14}

MSR SPSR_cf, r14

LDMFD sp!, {pc}^

END

3.4.8 SWI异常处理函数的设计

本小节主要介绍编写SWI处理程序时需要注意的几个问题，包括下面内容。

· 判断SWI中断号。

· 使用汇编语言编写SWI异常处理函数。

· 使用C语言编写SWI异常处理函数。

· 在特权模式下使用SWI异常中断处理。

· 从应用程序中调用SWI。

· 从应用程序中动态调用SWI。

1．判断SWI中断号

当发生SWI异常，进入异常处理程序时，异常处理程序必须提取SWI中断号，从而得到用户请求的特定SWI功能。

在SWI指令的编码格式中，后24位称为指令的“comment field”。该域保存的24位数，即为SWI指令的中断号，如图3.11所示。

图3.11 SWI指令编码格式

第一级的SWI处理函数通过LR寄存器内容得到SWI指令地址，并从存储器中得到SWI指令编码。通常这些工作通过汇编语言、内嵌汇编来完成。

下面的例子显示了提取中断向量号的标准过程。

PRESERVE8

AREA TopLevelSwi, CODE, READONLY ;第一级SWI处理函数.

EXPORT SWI_Handler

SWI_Handler

STMFD sp!,{r0-r12,lr} ;保存寄存器

LDR r0,[lr,#-4] ;计算SWI指令地址.

BIC r0,r0,#0xff000000 ;提取指令编码的后24位

;

; 提取出的中断号放r0寄存器，函数返回

;

LDMFD sp!, {r0-r12,pc}^ ;恢复寄存器

END

例子中，使用LR-4得到SWI指令的地址，再通过“BIC r0, r0, #0xFF000000”指令提取SWI指令中断号。

2．汇编语言编写SWI异常处理函数

最简单的方法是利用得到的中断向量号，使用跳转表直接跳转到实现相应SWI功能的处理程序。

下面的例子，使用汇编语言实现了这种跳转。

CMP r0,#MaxSWI ;中断向量范围检测

LDRLS pc, [pc,r0,LSL #2]

B SWIOutOfRange

SWIJumpTable

DCD SWInum0

DCD SWInum1

; 使用DCD 定义各功能函数入口地址

SWInum0 ;0号中断

B EndofSWI

SWInum1 ;1号中断

B EndofSWI

;

EndofSWI

3．使用C语言编写SWI异常处理函数

虽然第一级SWI处理函数（完成中断向量号的提取）必须用汇编语言完成，但第二级中断处理函数（根据提取的中断向量号，跳转到具体处理函数）就可以使用C语言来完成。

因为第一级的中断处理函数已经将中断号提取到寄存器r0中，所以根据AAPCS函数调用规则，可以直接使用BL指令跳转到C语言函数，而且中断向量号作为第一个参数被传递到C函数。

例如汇编中使用了“BL C_SWI_Handler”跳转到C语言的第二级处理函数，则第二级的C语言函数示例如下所示。

void C_SWI_handler (unsigned number)

{

switch (number)

{

case 0 : /* SWI number 0 code */

break;

case 1 : /* SWI number 1 code */

break;

...

default : /* Unknown SWI - report error */

}

}

另外，如果需要传递的参数多于1个，那么可以使用堆栈，将堆栈指针作为函数的参数传递给C类型的二级中断处理程序，就可以实现在两级中断之间传递多个参数。

例如：

MOV r1, sp ;将传递的第二个参数（堆栈指针）放到r1中

BL C_SWI_Handler ;调用C函数

相应的C函数的入口变为：

void C_SWI_handler(unsigned number, unsigned *reg)

同时，C函数也可以通过堆栈返回操作的结果。

4．在特权模式下使用SWI异常处理

在特权模式下使用SWI异常处理，和IRQ/FIQ中断嵌套基本类似。当执行SWI指令后，处理器执行下面操作。

① 处理器进入特权模式。

② 将程序状态字内容CPSR保存到SPSR_sv