中断函数、函数调用 --- 出栈入栈原理分析

子函数或者中断函数的最后，一般的语句都是BX LR 返回调用点，但是两者的含义略有不同

中断函数

当系统发生中断/异常的时候，CM3 处理器会：

1、入栈：将 8 个寄存器的值压入栈，其中 LR 的值是中断前的值；

2、取向量：从向量表中获取对应中断的 ISR 入口地址；

3、取出MSP，更新到栈指针 SP 中，根据进入中断前的状态更新链接寄存器 LR为EXC_RETURN，更新 PC为中断函数；

入栈就是在进入中断/异常服务程序之前的现场保存，硬件自动将 xPSR、PC、LR、R12、R3、R2、R1、R0 压入栈，如果当中断/异常发生时刻，正在使用 PSP，则压入 PSP；否则压入 MSP；一旦进入 ISR，那就一直使用 MSP；

 

 

R0~R3 和 R12 自动入栈了，那其他的 R4~R11 呢， 依据 ARM 的 C 语言标准函数调用约定（AAPCS），如果真的用到了 R4~R11，C语言编译为汇编时，编译器生成代码来入栈它们，因为AAPCS是约束C语言到汇编，如果中断函数是用汇编写的，则需要自己编写汇编代码入栈；

当中断最后调用BX LR把EXC_RETURN送给 PC，CPU检测到向PC中载入的是这个特殊值时，就知道是中断返回，于是做中断返回的动作（与压入动作相反：从堆栈中弹出核心寄存器的值，恢复到线程模式或Handler模式等）

ExceptionEntry()伪代码，描述的就是进中断函数前的操作

 

 

子函数

BL调用子函数，LR保存的是调用函数后的下一个指令地址。

调用子函数，编译器知道在哪一行代码中进入子函数，所以C语言编译为汇编代码后，在子函数使用的寄存器，如果父函数也使用了，在父函数调用前压栈，子函数返回前会出栈。所以进入子函数前，是否压栈，压栈什么寄存器，是由编译器决定的，编译器依据AAPCS标准。

中断是随时随刻都可能触发，编译器无法提前判断，所以进入中断前的入栈，和退出中断前的出栈，也是依据AAPCS，不过入栈出栈是硬件自动实现。

子函数最后执行BX LR，相当于MOV LR, PC（PC = LR） 

 

 

参考资料

《Armv7-M Architecture Reference Manual》