1. 异常相关概念
(1) 异常
异常定义 :
1.异常简介 : 由于 内部或者外部的一些事件 , 导致 处理器停下正在处理的工作, 转而去处理这些发生的事;
2.处理器状态 : 当遇到异常的时候, 先将处理器状态保存起来, 以便执行完异常处理程序后, 可以恢复处理器状态, 继续执行异常出现点下面的代码;
3.异常同时出现 : 在一个时间点 可以出现 多个异常;
4.异常向量概念 : 当异常发生的时候, 程序被强行从一个固定的内存地址执行, 每个种类的异常都有对应的一固定内存地址, 这个内存地址就是异常向量 ;
(2) 异常类型简介
异常类型 : ARM 架构 支持 七种类型的异常,
1.Reset : 处理器在工作时, 突然 按下重启键, 就会触发该异常;
2.Undefined instructions : 处理器无法识别指令的异常, 处理器执行的指令是有规范的, 如果 尝试执行 不符合要求的指令, 就会进入到该异常指令对应的地址中;
3.Software interrupt (SWI) : 软中断, 软件中需要去打断处理器工作, 可以使用软中断来执行 ;
4.Prefetch Abort (instruction fetch memory abort) : 预取指令失败, ARM 在执行指令的过程中, 要先去预取指令准备执行, 如果预取指令失败, 就会产生该异常;
5.Data Abort (data access memory abort) : 读取数据失败;
6.IRQ (interrupt) : 普通中断;
7.FIQ (fast interrupt) : 快速中断, 快速中断要比普通中断响应速度要快一些;
2. 异常处理
(1) 异常处理
异常处理简介 :
1.异常向量工作机制 : 异常发生时, ARM 处理器会跳转到对应该异常的 固定地址 去执行异常处理程序, 这个 固定的地址 就是异常向量;
2.默认地址 和 高位地址 : 每个中断类型对应两个异常向量, 默认是 Normal address, 如果经过配置, 配置使用高位的异常向量, 就会使用 High vector address 异常向量; 使用 普通 向量 还是 高位向量, 可以使用 CP15 协处理器进行配置;
3.异常 与 地址 一一对应 : 每个异常都对应着一个地址, 出现指定类型的异常时, 就会跳转到该异常对应的地址执行异常处理程序;
4.注意异常向量断点 ( 保留位 ) : 普通向量 ( Normal Vector ) 地址 0x00000014 和 高位向量 ( High Vector ) 地址 0xFFFF0014 暂时没有使用, 为今后的扩展保留;
二. 异常向量表代码编写
1. 初始化异常向量表模块代码
Start.S 汇编程序解析 :
1.汇编参考文章 : https://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/42408137 ;
2.汇编参考手册下载地址 : https://download.csdn.net/download/han1202012/8328375
3.指明汇编代码段 : 使用 .text 宏 指明汇编代码段;
4.标明程序入口标号 : 先使用 .global _start 将 _start 声明成全局符号; 使用 _start: 标明程序的入口标号是 _start;
5.定义标号( 类似于函数名 ) : 定义自定义标号, 格式 标号:, 例如 irq:;
( 1 ) 定义标号执行的指令 : 标号下面定义要执行的指令, 如果想要执行标号下面的指令, 直接跳转到对应标号即可;
( 2 ) 异常执行的代码内容 : 在下面代码的 27 ~ 49 行就是定义了 7 个异常执行操作的 标号 以及要执行的指令 nop; 这些都是异常发生的时候要处理的代码;
( 3 ) 代码示例 : 下面代码定义了一个 irq 标号, 跳转到该标号即开始执行标号下的代码 nop, irq : nop;
6.空操作 : 如果在某个位置执行指令, 不想做任何操作, 可以使用 nop 表示 什么操作都不执行;
7.定义标号 ( 类似于变量 ) : 定义一个标号, 在标号中存放 32 位的值, 定义格式 标号: .word 存储值的内容;
( 1 ) 示例 : _irq: .word irq, 定义 _irq 标号, .word 表示该标号存储的是 32 位值, 这个值的大小就是 irq 地址;
8.分支指令 : 当异常发生的时候, 需要跳转到对应的异常处理指令中;
( 1 ) 分支指令语法格式 : b{条件} 地址, 如果①满足条件, 就跳转到 地址 位置, 如果②不满足条件, 就执行下面的语句, ③如果没有条件, 就是 100% 执行;
( 2 ) 代码示例 : b reset, 异常发生时, 直接跳转到 reset 标号处执行代码;
9.装载指令 :
( 1 ) 装载指令语法格式 : ldr 寄存器, 地址, 将 地址 中存放的数据 装载 到 寄存器中;
( 2 ) 代码示例 :
a.定义标号 ( 函数 ) : 定义要执行的指令的标号 irq , 即跳转到该标号处, 就开始执行标号下面的指令, irq : nop ;
b.定义标号 ( 变量 ) : 定义一个标号 _irq , 用于存放一个 32 位的值, 这里用于存放 上面 定义的标号 地址, _irq .word irq
c.装载地址到 pc 寄存器 : ldr pc, _irq, 将 _irq 标号中存放的值, 这个值是 irq 标号的地址, 就是跳转到该地址去执行指令;
10.完整汇编代码示例 :
@**************************** @File:start.S @ @异常处理框架 @**************************** .text @ 宏 指明代码段 .global _start @ 伪指令声明全局开始符号 _start: @ 程序入口标志 b reset @ reset 复位异常 ldr pc, _undefined_instruction @ 未定义异常, 将 _undefined_instruction 值装载到 pc 指针中 ldr pc, _software_interrupt @ 软中断异常 ldr pc, _prefetch_abort @ 预取指令异常 ldr pc, _data_abort @ 数据读取异常 ldr pc, _not_used @ 占用 0x00000014 地址 ldr pc, _irq @ 普通中断异常 ldr pc, _fiq @ 软中断异常 _undefined_instruction: .word undefined_instruction @ _undefined_instruction 标号存放了一个值, 该值是 32 位地址 undefined_instruction, undefined_instruction 是一个地址 _software_interrupt: .word software_interrupt @ 软中断异常 _prefetch_abort: .word prefetch_abort @ 预取指令异常 处理 _data_abort: .word data_abort @ 数据读取异常 _not_used: .word not_used @ 空位处理 _irq: .word irq @ 普通中断处理 _fiq: .word fiq @ 快速中断处理 undefined_instruction: @ undefined_instruction 地址存放要执行的内容 nop software_interrupt: @ software_interrupt 地址存放要执行的内容 nop prefetch_abort: @ prefetch_abort 地址存放要执行的内容 nop data_abort: @ data_abort 地址存放要执行的内容 nop not_used: @ not_used 地址存放要执行的内容 nop irq: @ irq 地址存放要执行的内容 nop fiq: @ fiq 地址存放要执行的内容 nop reset: @ reset 地址存放要执行的内容 nop
