中断异常处理流程.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES7页第PAGE\*MERGEFORMAT7页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT7页计算机体系结构中，异常或者中断是处理系统中突发事件的一种机制，几乎所有的处理器都提供这种机制。异常主要是从处理器被动接受的角度出发的一种描述，指意外操作引起的异常。而中断则带有向处理器主动申请的意味。但这两种情况具有一定的共性，都是请求处理器打断正常的程序执行流程，进入特定程序的一种机制。若无特别说明，对“异常”和“中断”都不作严格的区分。本文结合经过实际验证的代码对ARM9中断处理流程进行分析，并设计出基于S3C2410芯片的外部中断处理程序。1.异常中断响应和返回系统运行时，异常可能会随时发生。当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：1)将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。2)将CPSR复制到相应的SPSR中。3)根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。4)强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。这些工作是由ARM内核完成的,不需要用户程序参与。异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：1)将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。2)将SPSR复制回CPSR中。3)若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。这些工作必须由用户在中断处理函数中实现。为保证在ARM处理器发生异常时不至于处于未知状态，在应用程序的设计中，首先要进行异常处理。采用的方式是在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令，跳转到异常处理程序。当ARM处理器发生异常时，程序计数器PC会被强制设置为对应的异常向量，从而跳转到异常处理程序。当异常处理完成以后，返回到主程序继续执行。可以认为应用程序总是从复位异常处理程序开始执行的，因此复位异常处理程序不需要返回。2.异常处理程序设计2.1异常响应流程由于向量表的限制，只能有一条指令B完成32MB范围内的跳转，并不能保证所有的异常处理函数都位于32MB范围内。为了扩展跳转范围，需要二次跳转才能把异常处理函数的地址传送给PC。异常处理调用关系如图1所示。三星公司网站提供了test2410_r11软件包，其中2410init.s有如下代码：HandlerXXXsubsp,sp,#4;减少sp，保存跳转地址stmfdsp!,{r0};将工作寄存器压入堆栈ldrr0,=HandleXXX;将HandleXXX地址放入r0ldrr0,[r0];将中断程序入口地址放入r0strr0,[sp,#4];将中断程序入口地址压入堆栈ldmfdsp!,{r0,pc};将工作寄存器和中断程序入口地址弹出到r0和PC图1异常处理调用并且在RAM中定义了存有中断程序入口地址表_ISR_STARTADDRESS：AREARamData,DATA,READWRITE^_ISR_STARTADDRESSHandleReset#4HandleUndef#4HandleSWI#4HandlePabort#4HandleDabort#4HandleReserved#4HandleIRQ#4HandleFIQ#4通常HandlerXXX位于程序入口地址32MB范围内，HandleXXX是以_ISR_STARTADDRESS为基地址的RAM中地址。该代码主要实现跳转功能，把异常处理程序地址