ARM中斷PC返回值分析

在理解__irq關(guān)鍵字的作用之前，先看一下ARM核對(duì)異常的處理過(guò)程。當(dāng)產(chǎn)生異常時(shí), ARM核拷貝CPSR寄存器的內(nèi)容SPSR_寄存器中，同時(shí)設(shè)置適當(dāng)?shù)腃PSR 位、改變處理器狀態(tài)進(jìn)入ARM 態(tài)和處理器模式，從而進(jìn)入相應(yīng)的異常模式。在設(shè)置中斷禁止位禁止相應(yīng)中斷(如果需要)后，ARM核保存返回地址到LR_，同時(shí)設(shè)置PC為相應(yīng)的異常向量。當(dāng)異常返回時(shí), 異常處理需要從SPSR_寄存器中恢復(fù)CPSR的值，同時(shí)從LR_恢復(fù)PC，具體的異常返回指令如下：

Ø 從SWI和Undef異常返回時(shí)使用：

Ø 從FIQ、IRQ和預(yù)取終止返回時(shí)使用：

Ø 從數(shù)據(jù)異常返回時(shí)使用：

在使用上述指令異常返回時(shí)，如果LR之前被壓棧的話使用LDM “∧”, 例如：

退出異常處理

SWI和未定義指令異常中斷是由當(dāng)前執(zhí)行的指令自身產(chǎn)生的。當(dāng)SWI和未定義指令異常中斷產(chǎn)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的值還未更新，它指向當(dāng)前指令后面第2條指令(對(duì)于ARM指令來(lái)說(shuō)+8字節(jié)；對(duì)于Thumb指令來(lái)說(shuō)+4字節(jié)的位置)。當(dāng)SWI和未定義指令異常中斷產(chǎn)生時(shí)，處理器將值(PC-4)保存到異常模式下的寄存器LR_mode中。這時(shí)(PC-4)即指向當(dāng)前指令的下一條指令地址。因此返回操作可以通過(guò)下面的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)：MOV PC,LR

該指令將寄存器LR中的值到程序計(jì)數(shù)器PC中實(shí)現(xiàn)程序返回，同時(shí)將SPSR_mode寄存器內(nèi)容到當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中。

在指令預(yù)取時(shí)，如果目標(biāo)地址是非法的，該指令將被標(biāo)記成有問(wèn)題的指令。這時(shí)，流水線上該指令之前的指令繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行到該被標(biāo)記成有問(wèn)題的指令時(shí)，處理器產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常中斷。

當(dāng)發(fā)生指令預(yù)取中止異常中斷時(shí)，程序要返回到該有問(wèn)題的指令處，重新讀取并執(zhí)行該指令。因此指令預(yù)取中止異常中斷程序應(yīng)該返回到產(chǎn)生該指令預(yù)取中止異常中斷的指令處，而不是返回到發(fā)生中斷的指令的下一條指令。

指令預(yù)取中止異常中斷是由當(dāng)前執(zhí)行的指令自身產(chǎn)生的，當(dāng)指令預(yù)取中止異常中斷產(chǎn)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的值還未更新，它指向當(dāng)前指令后面第2條指令(對(duì)于ARM指令來(lái)說(shuō)，它指向當(dāng)前指令地址加8個(gè)字節(jié)的w位置；對(duì)于Thumb指令來(lái)說(shuō)，它指向當(dāng)前指令地址加4個(gè)字節(jié)的位置)。當(dāng)指令預(yù)取中止異常中斷產(chǎn)生時(shí)，處理器將(PC-4)值保存到異常模式下的寄存器LR_mode中。這時(shí)(PC-4)即指向當(dāng)前指令的下一條指令。因此返回操作可以通過(guò)下面的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)：SUBS PC,LR,#4

該指令將寄存器LR中的值減4后，到程序計(jì)數(shù)器PC中，實(shí)現(xiàn)程序返回，同時(shí)將SPSR_mode寄存器內(nèi)容到當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中。

發(fā)生數(shù)據(jù)訪問(wèn)異常中斷時(shí)，程序要返回到該有問(wèn)題的指令處，重新訪問(wèn)該數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)訪問(wèn)異常中斷應(yīng)該返回到產(chǎn)生該數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止異常中斷的指令處，而不是當(dāng)前指令的下一條指令。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)異常中斷由當(dāng)前執(zhí)行的指令自身產(chǎn)生，當(dāng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)異常中斷發(fā)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器pc的值已經(jīng)更新，它指向當(dāng)前指令后面第3條指令（對(duì)于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加12字節(jié)的位置；對(duì)于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加6字節(jié)的位置）。此時(shí)處理器將值（pc-4）保存到lr_abt中，它指向當(dāng)前指令后面第2條指令，所以返回操作可以通過(guò)下面指令實(shí)現(xiàn)：subs pc, lr, #8

該指令將lr中的值減8后傳給程序計(jì)數(shù)器pc中，實(shí)現(xiàn)程序返回，同時(shí)將SPSR_abt寄存器內(nèi)容到當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中；

通常處理器執(zhí)行完當(dāng)前指令后，查詢IRQ中斷引腳，并查看是否允許IRQ中斷，如果某個(gè)中斷引腳有效，并且系統(tǒng)允許該中斷產(chǎn)生，處理器將產(chǎn)生IRQ異常中斷，當(dāng)IRQ異常中斷產(chǎn)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器pc的值已經(jīng)更新，它指向當(dāng)前指令后面第3條指令（對(duì)于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加12字節(jié)的位置；對(duì)于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加6字節(jié)的位置），當(dāng)IRQ異常中斷產(chǎn)生時(shí)，處理器將值（pc-4）保存到IRQ異常模式下的寄存器lr_irq中，它指向當(dāng)前指令之后的第2條指令，因此返回操作可以通過(guò)下面指令實(shí)現(xiàn)：subs pc, lr, #4

與IRQ異常中斷一樣，處理器執(zhí)行完當(dāng)前指令后，查詢FIQ中斷引腳，并查看是否允許FIQ中斷，如果中斷引腳有效，并且系統(tǒng)允許該中斷產(chǎn)生，處理器將產(chǎn)生FIQ異常中斷，當(dāng)FIQ異常中斷產(chǎn)生時(shí)，程序計(jì)數(shù)器pc的值已經(jīng)更新，它指向當(dāng)前指令后面第3條指令（對(duì)于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加12字節(jié)的位置；對(duì)于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加6字節(jié)的位置），當(dāng)FIQ異常中斷產(chǎn)生時(shí)，處理器將值（pc-4）保存到IRQ異常模式下的寄存器lr_fiq中，它指向當(dāng)前指令之后的第2條指令，因此返回操作可以通過(guò)下面指令實(shí)現(xiàn)：subs pc, lr, #4