ARM 中断和异常

2012-2-13

ARM_异常和中断

问题1.中断向量表为于存储器的什么位置？

ARM7系列，除ARM720T可以放高端地址，ARM9或更高都放高端地址上。

2.FIQ或IRQ异常返回指令是什么？

答案见下面。。。。

3.什么类型的异常优先级最高？

复位（Reset）

4.什么指令可以放在中断向量表？

①B 指令（优点：操作方便；缺点：范围PC正负32MB）为什么BL不可以？

②MOV （优点4G范围内不受地址范围，但是受合法立即数的限制）

③LDR 不受空间限制，不受立即数限制，但它是伪指令，编译器自动转换为

LDR PC,[PC,#offset] 缺点offset的范围是正负4095

5.FIQ的什么特点使得它处理的速度比IRQ快？（面试题）

①FIQ向量位于向量表的最末端，不需执行跳转指令，可以往后直接执行ISR

②FIQ有5个的私有寄存器（r8_fiq到r12_fiq），异常处理时不需要考虑保护及异常处理返回时的恢复

6.在嵌套的中断处理程序中，如何确保LR没被破坏？

①模式的切换

一、异常处理

二、异常返回指令

1.MOVS PC,LR 当PC作为目的寄存器时，S 表示pc给lr的同时，恢复SPSR_到CPSR

2.从SWI（管理模式）和undef异常返回：MOVS PC,LR

3.从FIQ, IQR和预取异常（prefect abort）返回：subs pc, lr, #4

4.从数据异常（Data Abort）返回：SUBS PC, LR, #8

5.如果LR之前被压栈的话使用LDM “^”: LDMFD SP ! , {PC}^

三、异常的优先级

1.先理解下中断的优先级（嵌套。。。）高优先级可以中断低优先级的；

1.异常在当前指令执行完成之后才被响应。

2.多个异常可以在同一时间产生

3. 当高优先和低优先级同时出现异常时：异常指定了优先级和固定的服务顺序。（Reset最高，Undefined 最低）

四、向量表指令B MOV LDR

五、异常处理中的工作

1.与异常发生相关的模式改变意味着所调用的异常处理程序至少访问：

①私有的SP_（堆指针）

②私有的LR_（链接结存器）

③私有的SPSR_（备份程序状态寄存器）

④在FIQ异常处理中，另有5个私有的通用寄存器（r

8_fiq - r12_fiq）

⑤其他寄存器是所有模式共用的。

2.异常处理程序必须确保其他的寄存器在退出前恢复到原来的状态

3.这可以通过将任何正在使用的寄存器的内容保存在堆栈中，并在返回前恢复来实现。

六、中断处理

1.ARM 有2级外部中断FIQ和IRQ；

①什么是外部中断？外部中断一般是由计算机外设发出的中断请求，外部中断是可以屏蔽的中断，即可以利用中断控制器可以屏蔽这些外部设备的中断请求。从内核的角度，nFIQ和nIRQ（2根中断线）；从硅片的角度

②SFR（特殊功能寄存器）适用于管理外设，有地址，

③通用寄存器，实现通用的目的，无地址可言

2.

3.注意：通常中断处理程序总是应该包含清除中断的代码。

七、FIQ和IRQ

1.当多个中断产生时，CPU优先处理FIQ

2.处理FIQ时禁止IRQ，知道FIQ处理完成；

3.可以有多个FIQ中断源，但是考虑到系统性能应避免嵌套。

八、C语言中的简单中断处理程序

1.在C中可以在函数定义时使用关键词“__irq”（只能IDE编译环境中，armcc）

2.程序退出使用正确的返回指令（修正pc = lr – 4 并从spsr恢复cpsr）

3.启动代码，写好了堆栈的分配（1097行）

九、中断处理函数的3大特点

1.所有的中断不能显示调用，必须中断触发，被动执行

2.中断处理函数，不能传参（外设中断，swp不是外设触发的）

3.外设中断不能有返回值

十、中断重新使能的问题

1.当另外一个中断抢先当前中断，如果程序员使用下边特殊的步骤来防止系统状态丢失，中断可以嵌套

①保存IRQ状态的LR（LR_irq）

②保存IRQ状态的SPSR（SPSR_IRQ）

2.当中断可重入时（不可重入就是中断不能被打破），在中断处理程序中使用“BL”必须特别小心，如果第2个中断产生，BL调用的返回值（LR_irq）可能被冲掉，子程序将错误的返回，导致无限循环。解决方法：在使用”BL”之前改变模式（通常使用sys系统模式LR_usr）来避免LR_irq被冲掉。。。。

3.处理程序结束后，必须切换回IRQ模式，同时禁止中断（来避免在恢复SPSR_irq到一个临时的寄存器中后被冲掉）

十一、软中断

1.用户主动调用SWI

2.SWI调用

1.汇编中SWI的调用使用“SWI中断号”实现；例如：SWI 0x12

2.小心在汇编中如果SWI调用时处于Supervisor模式将会冲掉LR_SVC（管理模式下的LR）。

解决方法：在SWI调用之前对LR_svc压栈保护。（因为不能预知什么IRQ会发生）

3.传递参数到SWIs，C语言中，关键字“__swi”允许最多4个参数，使用r0-r3来传递，注意：因为SWI 调用将切换到supervisor模式，所以不能采用堆栈来传递参数（因为模式切换，SP也伴随切换，即就找不到之前模式下栈的位置）

函数的申明：__swi(0x123456) void hander(unsigned op, char *s);

函数的调用：hander（0x4，“hello”）；

4.存取SWI号

1.ARM核中不提供直接传递软中断（SWI）号到处理程序的机制。

2.SWI处理程序必须定位SWI指令，并提取SWI指令中的常数域（软中断号）

3.为此，SWI处理程序必须确定SWI调用在哪一种状态（ARM/Thumb）

4.通过ARM状态下LR-4，Thumb状态下LR-2，来确定SWI指令的位置。

C/C++和汇编的混合编程

一、优化级别

a) –O0

b) –O1

c) –O2

二、自动优化

a) C中关键字，Volatitle的作用：①告诉编译器不要对其进行优化②优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。

三、内嵌函数inline（执行时间没有调用时间长时？？）

a) 内嵌函数通过删除子函数调用的开销来提高性能。

四、C/C++和汇编的混合编程

五、为什么在ARM里要竟可能的避免用除法？

a) 因为除法，需要调用库，空间和效率上双重浪费。

六、参数传递时，被推荐的最大量是多少？

a) r0-r3 共4个，多余的参数使用堆栈。（需要额外的指令和慢速操作的存储）

七、__packed属性（按字节对齐）