協(xié)處理器及其他指令之：異常產(chǎn)生指令
ARM指令集中提供了兩條產(chǎn)生異常的指令，通過這兩條指令可以用軟件的方法實(shí)現(xiàn)異常。表9.4總結(jié)了ARM異常產(chǎn)生指令。
表9.4 RM異常產(chǎn)生指令
助 記 符
含 義
操 作
SWI
軟中斷指令
產(chǎn)生軟中斷，處理器進(jìn)入管理模式
BKPT
斷點(diǎn)中斷指令
處理器產(chǎn)生軟件斷點(diǎn)
9.5.1 軟中斷指令SWI1．指令編碼格式軟件中斷指令SWI（Software Interrupt）用于產(chǎn)生軟中斷，從而實(shí)現(xiàn)從用戶模式變換到管理模式，CPSR保存到管理模式的SPSR中，執(zhí)行轉(zhuǎn)移到SWI向量，在其他模式下也可以使用SWI指令，處理器同樣切換到管理模式。
指令的編碼格式如圖9.12所示。
圖9.12 SWI指令編碼格式
2．指令的語(yǔ)法格式SWI{<cond>} <immed_24>
① <cond>
為指令編碼中的條件域。它指示指令在什么條件下執(zhí)行。當(dāng)<cond>忽略時(shí)，指令為無(wú)條件執(zhí)行（cond=AL（Alway））。
② <immed_24>
指定一個(gè)24位立即數(shù)。ARM處理器不對(duì)該立即數(shù)進(jìn)行任何處理，其作用是提供給操作系統(tǒng)，從而判斷用戶程序請(qǐng)求的服務(wù)類型。
3．指令操作的偽代碼指令操作的偽代碼如下面程序段所示。
If ConditionPassed{cond} then
R14_svc = address of next instruction after the SWI instruction
SPSR_svc = CPSR
CPSR[4:0] = 0b10011 /*進(jìn)入超級(jí)用戶模式*/
CPSR[5] = 0 /*執(zhí)行在ARM狀態(tài)*/
CPSR[7] = 1
If high vectors configured then
PC = 0xffff0008
Else
PC = 0x00000000
4．指令舉例（1）下面指令產(chǎn)生軟中斷，中斷立即數(shù)為0。
SWI 0；
（2）產(chǎn)生軟中斷，中斷立即數(shù)為0x123456。
SWI 0x123456；
（3）使用SWI指令時(shí)，通常使用以下兩種方法進(jìn)行參數(shù)傳遞。
① 指令24位的立即數(shù)指定了用戶請(qǐng)求的類型，中斷服務(wù)程序的參數(shù)通過寄存器傳遞。
下面的程序產(chǎn)生一個(gè)中斷號(hào)為12的軟中斷。
MOV r0，＃34 ;設(shè)置功能號(hào)為34
SWI 12 ;產(chǎn)生軟中斷，中斷號(hào)為12
② 另一種情況，指令中的24位立即數(shù)被忽略，用戶請(qǐng)求的服務(wù)類型由寄存器r0的值決定，參數(shù)通過其他寄存器傳遞。
下面的例子通過r0傳遞中斷號(hào)，r1傳遞中斷的子功能號(hào)。
MOV r0，＃12 ;設(shè)置12號(hào)軟中斷
MOV r1，＃34 ;設(shè)置子功能號(hào)為34
SWI 0 ;
（4）在SWI異常中斷處理程序中，取出SWI立即數(shù)的步驟為：首先確定引起軟中斷的SWI指令是ARM指令還是Thumb指令，這可通過對(duì)SPSR訪問得到；然后要確定該SWI指令的地址，這可通過訪問LR寄存器得到；然后讀出指令，分解立即數(shù)。
下面的例子為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SWI中斷處理程序。
T_bit EQU 0x20
SWI_Hander
STMFD SP!,{r0_r3,r12,LR} ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)
MOV r1，sp ;設(shè)置參數(shù)指針
MRS r0，SPSR ;讀取SPSR
STMFD SP!,{r0,r3} ;保持SPSR，r3壓棧保證字節(jié)對(duì)齊
TST r0,#T_bit ;測(cè)試T標(biāo)志位
LDRNEH r0,[LR,#-2] ;若為Thumb指令，讀取指令碼（16位）
BICNE r0,r0,#0xff00 ;取得Thumb指令8位立即數(shù)
LDREQ r0,[LR,#-4] ;若為ARM指令，讀取指令碼（32位）
BICNQ r0,r0,#0xff00000 ;取得ARM指令的24位立即數(shù)
; r0 存儲(chǔ)中斷號(hào)
; r1 指向棧頂
BL C_SWI_Handler ;調(diào)用主要的中斷服務(wù)程序
LDMFD sp!, {r0, r3} ;SPSR出棧
MSR spsr_cf, r0 ;恢復(fù)SPSR
LDMFD sp!, {r0-r3, r12, pc}^ ;保存寄存器并返回
中斷服務(wù)程序的主要工作放在C_SWI_Handler中，由C語(yǔ)言完成，用swich_case結(jié)構(gòu)判斷中斷類型。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 斷點(diǎn)中斷指令BKPT1．指令編碼格式斷點(diǎn)中斷指令BKPT（BreakPoint）產(chǎn)生一個(gè)預(yù)取異常（prefetch abort），它常被用來(lái)設(shè)置軟件斷點(diǎn)，在調(diào)試程序時(shí)十分有用。當(dāng)系統(tǒng)中存在調(diào)試硬件時(shí)，該指令被忽略。
指令的編碼格式如圖9.13所示。
圖9.13 BKPT指令編碼格式
2．指令的語(yǔ)法格式BKPT <immediate>
<immediate>
16位的立即數(shù)。該立即數(shù)可以用來(lái)保存額外的斷點(diǎn)信息。
注意
16位立即數(shù)在指令的編碼格式中并不是連續(xù)存放的。前12位放在bits[19∶8]，而后4位放在bits[3∶0]。
3．指令操作的偽代碼指令操作的偽代碼如下面程序段所示。
If (not overridden by debug hard)
R14_abt = address of BKPT instruction + 4
SPSR_abt = CPSR
CPSR[4:0] = 0b10111 /*進(jìn)入異常模式*/
CPSR[5] = 0 /*執(zhí)行在ARM狀態(tài)*/
/*CPSR[6] is unchanged*/
CPSR[7] = 1 /*禁止正常中斷*/
If high vectors configured then
PC = 0x0000000c
4．指令的使用要正確的使用BKPT指令，必須和具體的調(diào)試系統(tǒng)相結(jié)合。一般說來(lái)，BKPT有兩種使用方法。
（1）如果當(dāng)前使用的系統(tǒng)調(diào)試硬件沒有屏蔽BKPT指令，那么在此系統(tǒng)中預(yù)取指令異常和軟件調(diào)試命令同時(shí)使用一個(gè)中斷向量。這樣當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，就要依靠系統(tǒng)自身來(lái)判斷是真正的預(yù)取異常還是軟件調(diào)試命令。判斷的方法，根據(jù)系統(tǒng)的不同，而有所不同。
（2）如果當(dāng)前的系統(tǒng)調(diào)試硬件屏蔽了BKPT指令，那么系統(tǒng)會(huì)跳過BKPT指令順序執(zhí)行該指令下面的程序代碼。
注意
BKPT指令總是無(wú)條件執(zhí)行的，當(dāng)指令的編碼格式中的條件域不被解析為AL時(shí)，指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。
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