ARM中的異常和中斷
加入技術交流群
1、復位異常；在以ARM為核的單片機中，常把下列事件作為引起復位的原因。
• 上電復位：在上電后，復位使內部達到預定的狀態，特別是程序跳到初始入口；
•復位引腳上的復位脈沖：這是由外部其他控制信號引起的；
• 對系統電源檢測發現過壓或欠壓；
• 時鐘異常復位。
ARM處理器復位后，處理器硬件將進行以下操作：
• 強制進入管理模式；
• 強制進入ARM狀態；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000000處執行；
• 禁止IRQ中斷和FIQ中斷。
復位后，程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
上電復位后，進入管理模式，執行操作系統程序，一般用做對系統初始化，例如開中斷等；然后切換到用戶模式，開始執行正常的用戶程序。
切換到用戶模式可使用下列程序：
MRS R0,CPSR ；讀狀態寄存器
BIC R0,R0,#03；把末兩位清0
MSR CPRS_c,R0；把修改后的值加載給狀態寄存器，切換結束
......；用戶程序
2、未定義指令異常；由于ARM使用32位代碼，包含的信息量很大，可達2的31方（4G）。ARM指令集不能用盡所有代碼。當ARM處理器遇到無法譯碼的指令時就會發
生未定義指令異常。進入中斷處理程序。
ARM的未定義指令異常有以下兩種情況：
（1）遇到一條無法執行的指令，此指令沒有定義；
（2）執行一條對協處理器的操作指令，在正常情況下，協處理器應該應答，但協處理器沒有應答。
未定義異常中斷時，狀態寄存器中的F位不變。使用下列指令退出異常中斷，返回原程序 。
• 把下一條指令的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態寄存器CPSR拷貝給SPSR_und；
• 強制進入未定義模式；
• 強制進入到ARM模式；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000004處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進入中斷后，程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
MOVS PC,R14.
3、軟件中斷異常；是由指令SWI引起的。程序在執行這一指令后，進入異常中斷。處理器響應中斷，硬件執行如下的操作。
• 把下一條指令的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態寄存器CPSR拷貝給SPSR_svc；
• 強制進入管理模式；
• 強制進入到ARM狀態；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000008處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進入中斷后的程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
軟件中斷處理程序完成后，使用下列指令返回到原中斷處：MOVS PC,R14.
4、預取指中止異常；由程序存儲器引起的中止異常叫做預取指中止異常；由數據存儲器引起的中止異常叫做數據中止異常。由于ARM的指令是3級流水線結構，讀
取指令周期是提前進行的，因此把讀取指令的過程一般稱預取指。如果在取得指令的同時程序存儲器發出中止信號，則ARM處理器把這一條指令標記位無效，然后等待執
行。有兩種可能如下：
• 當執行這條指令前程序發生跳轉，則這條無效指令不引起異常中斷；
• 當執行到這條指令時，處理器會發生預取指中止異常，引起中斷。
當記進入預取指異常中斷時，處理器硬件響應中斷，執行以下的操作：
• 把中斷時PC的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；
• 強制進入中止異常模式；
• 強制進入到ARM狀態；
• 跳轉到絕對地址PC=0x0000000C處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進入中斷后，程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
預取指中止異常中斷返回時，應該執行下列指令：SUBS PC,R14,#4.
5、數據中止異常；ARM處理器訪問數據存儲器時，在讀取數據的同時數據存儲器發出了中止信號，引起數據中止異常。
數據中止異常中斷服務程序返回時，使用下列指令：
SUBS PC,R14,#8
上述指令是返回到中斷時所執行的指令，目的是再一次從數據存儲器中讀取數據。如果不再一次讀取數據，則執行下一條指令，此時使用下列指令返回：
SUBS PC,R14,#4
• 把中斷時的PC的地址拷貝給LR；
• 把程序狀態寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；
• 強制進入中止異常模式；
•強制進入到ARM狀態；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000010處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進入中斷后，程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
6、中斷請求（IRQ）異常；例如：定時器中斷、串行口通訊中斷、外部信號中斷和A/D處理中斷等。IRQ中斷是可屏蔽的。在狀態寄存器中的I位就是IRQ的屏蔽位
。當I=1時。則屏蔽IRQ中斷，當I=0時，則允許中斷。處理器復位后置I為1，關閉中斷。
當發生IRQ中斷時，處理器硬件響應中斷，執行下列操作：
• 把中斷時的PC的地址值拷貝給LR；
• 把程序狀態寄存器CPSR拷貝給SPSR_irq；
• 強制進入IRQ異常模式；
•強制進入到ARM狀態；
• 跳轉到絕對地址PC=0x00000018處執行；
• 禁止IRQ中斷。
進入中斷后，程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
完成中斷處理后，程序執行下列返回原中斷處：SUBS PC.R14,#4.
7、快速中斷（FIQ）請求異常；FIQ快速中斷是可屏蔽的。在狀態寄存器中的F位就是FIQ的屏蔽位。當F=1時。則屏蔽FIQ中斷，當F=0時，則允許中斷。處理器復
位后置F為1，關閉中斷。
當發生IRQ中斷時，處理器硬件響應中斷，執行下列操作：
• 把中斷時的PC的地址值拷貝給LR；
• 把程序狀態寄存器CPSR拷貝給SPSR_fiq；
• 強制進入FIQ異常模式；
•強制進入到ARM狀態；
• 跳轉到絕對地址PC=0x0000001C處執行；
• 禁止FIQ中斷。
進入中斷后，程序狀態寄存器如下：
...... | I | F | T | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 |
1 | x | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
完成中斷處理后，程序執行下列返回原中斷處：SUBS PC.R14,#4
評論