ARM编程模式和7钟工作模式

一. ARM的基本设定

　　1.1. ARM 采用的是32位架构

　　1.2. ARM约定：

　　　　a. Byte ： 8 bits

　　　　b. Halfword ：16 bits (2 byte)

　　　　c. Word : 32 bits (4 byte)

　　1.3. 大部分ARM core 提供:

　　　　a. ARM 指令集（32-bit）

　　　　b. Thumb 指令集（16-bit ）

　　　　c. Thumb2指令集（16 & 32bit）

二. ARM处理器工作模式

　　2.1. ARM 有7个基本工作模式:

　　　　User : 非特权模式，大部分任务执行在这种模式

　　　　FIQ : 当一个高优先级（fast) 中断产生时将会进入这种模式

　　　　IRQ : 当一个低优先级（normal) 中断产生时将会进入这种模式

　　　　Supervisor :当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式

　　　　Abort : 当存取异常时将会进入这种模式

　　　　Undef : 当执行未定义指令时会进入这种模式

　　　　System : 使用和User模式相同寄存器集的特权模式

　　　　注：1.除User（用户模式）是Normal（普通模式）外，其他6种都是Privilege（特权模式）。

　　　　　　2. Privilege中除Sys模式外，其余5种为异常模式

　　　　　　3. 各种模式的切换，可以是程序员通过代码主动切换（通过写CPSR寄存器）；也可以是CPU在某些情况下自动切换。

　　　　　　4. 各种模式下权限和可以访问的寄存器不同

三. ARM通用寄存器

　　3.1. ARM共有37个寄存器，都是32位长度

　　3.2. 不同模式下的寄存器分布

　　3.3. 寄存器说明　　

　　　　3.3.1. sp指针表示栈指针，是程序工作区。

　　　　3.3.2. lr用来做返回控制，用来存储返回值（函数调用返回值）。

　　　　3.3.3. pc表示程序控制寄存器，用来存储程序执行在哪。

　　　　3.3.4. CPSR程序状态寄存器

　　　　3.3.5. spsr是用来保存cpsr。（例如：当从USER转换到IRQ模式时，将USER的状态保存到IRQ的spsr中）

四. 异常处理机制机制

　　4.1. 什么是异常

　　　　4.1.1. 异常会打断正在执行的工作，并且一般我们希望异常处理完成后继续回来执行原来的工作

　　　　4.1.2. 中断是异常的一种。

　　4.2. 异常向量表

　　　　4.2.1. 所有的CPU都有异常向量表，这是CPU设计时就设定好的，是硬件决定的

　　　　4.2.2. 当异常发生时，CPU会自动动作（PC跳转到异常向量处处理异常，有时伴有一些辅助动作）

　　　　4.2.3. 异常向量表是硬件向软件提供的处理异常的支持

　　4.3. 异常处理流程

　　　　4.3.1. 当异常产生时, ARM core:

　　　　　　4.3.1.1. 拷贝 CPSR 到 SPSR_<mode>                                                                      

　　　　　　4.3.1.2.  设置适当的 CPSR 位

　　　　　　　　a. 改变处理器状态进入 ARM 态

　　　　　　　　b. 改变处理器模式进入相应的异常模式

　　　　　　　　c. 设置中断禁止位禁止相应中断 (如果需要)

　　　　　　4.3.1.3. 保存返回地址到 LR_<mode>

　　　　　　4.3.1.4. 设置 PC 为相应的异常向量

　　　　4.3.2. 返回时, 异常处理需要:

　　　　　　4.3.2.1. 从 SPSR_<mode>恢复CPSR

　　　　　　4.3.2.2. 从LR_<mode>恢复PC

　　　　Note: 1.这些操作只能在 ARM 态执行.

　　　　　　　2. 以上说的是CPU设计时提供的异常向量表，一般成为一级向量表。有些CPU为了支持多个中断，还会提供二级中断向量表，处理思路类似于这里说的一级中断向量表。

 

 

参考《朱老师.1.2ARM裸机课件》