協處理器及其他指令之異常產生指令

9.5 異常產生指令
　　ARM指令集中提供了兩條產生異常的指令，通過這兩條指令可以用軟件的方法實現異常。表9.4總結了ARM異常產生指令。
　　表9.4 RM異常產生指令
　　助 記 符含 義操 作
　　SWI軟中斷指令產生軟中斷，處理器進入管理模式
　　BKPT斷點中斷指令處理器產生軟件斷點
　　9.5.1 軟中斷指令SWI
　　1．指令編碼格式
　　軟件中斷指令SWI（Software Interrupt）用于產生軟中斷，從而實現從用戶模式變換到管理模式，CPSR保存到管理模式的SPSR中，執行轉移到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．指令的語法格式
　　SWI{《cond》} 《immed_24》
　?、?《cond》
　　為指令編碼中的條件域。它指示指令在什么條件下執行。當《cond》忽略時，指令為無條件執行（cond=AL（Alway））。
　?、?《immed_24》
　　指定一個24位立即數。ARM處理器不對該立即數進行任何處理，其作用是提供給操作系統，從而判斷用戶程序請求的服務類型。
　　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 /*進入超級用戶模式*/
　　CPSR［5］ = 0 /*執行在ARM狀態*/
　　CPSR［7］ = 1
　　If high vectors configured then
　　PC = 0xffff0008
　　Else
　　PC = 0x00000000
　　4．指令舉例
　?。?）下面指令產生軟中斷，中斷立即數為0。
　　SWI 0；
　?。?）產生軟中斷，中斷立即數為0x123456。
　　SWI 0x123456；
　?。?）使用SWI指令時，通常使用以下兩種方法進行參數傳遞。
　?、?指令24位的立即數指定了用戶請求的類型，中斷服務程序的參數通過寄存器傳遞。
　　下面的程序產生一個中斷號為12的軟中斷。
　　MOV r0，＃34 ;設置功能號為34
　　SWI 12 ;產生軟中斷，中斷號為12
　?、?另一種情況，指令中的24位立即數被忽略，用戶請求的服務類型由寄存器r0的值決定，參數通過其他寄存器傳遞。
　　下面的例子通過r0傳遞中斷號，r1傳遞中斷的子功能號。
　　MOV r0，＃12 ;設置12號軟中斷
　　MOV r1，＃34 ;設置子功能號為34
　　SWI 0 ;
　?。?）在SWI異常中斷處理程序中，取出SWI立即數的步驟為：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。
　　下面的例子為一個標準的SWI中斷處理程序。
　　T_bit EQU 0x20
　　SWI_Hander
　　STMFD SP！，{r0_r3，r12，LR} ;保護現場
　　MOV r1，sp ;設置參數指針
　　MRS r0，SPSR ;讀取SPSR
　　STMFD SP！，{r0，r3} ;保持SPSR，r3壓棧保證字節對齊
　　TST r0，#T_bit ;測試T標志位
　　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
　　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
　　; r0 存儲中斷號
　　; r1 指向棧頂
　　BL C_SWI_Handler ;調用主要的中斷服務程序
　　LDMFD sp！， {r0， r3} ;SPSR出棧
　　MSR spsr_cf， r0 ;恢復SPSR
　　LDMFD sp！， {r0-r3， r12， pc}^ ;保存寄存器并返回
　　中斷服務程序的主要工作放在C_SWI_Handler中，由C語言完成，用swich_case結構判斷中斷類型。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 斷點中斷指令BKPT
　　1．指令編碼格式
　　斷點中斷指令BKPT（BreakPoint）產生一個預取異常（prefetch abort），它常被用來設置軟件斷點，在調試程序時十分有用。當系統中存在調試硬件時，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．指令的語法格式
　　BKPT 《immediate》
　　《immediate》
　　16位的立即數。該立即數可以用來保存額外的斷點信息。
　　注意16位立即數在指令的編碼格式中并不是連續存放的。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 /*進入異常模式*/
　　CPSR［5］ = 0 /*執行在ARM狀態*/
　　/*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，必須和具體的調試系統相結合。一般說來，BKPT有兩種使用方法。
　?。?）如果當前使用的系統調試硬件沒有屏蔽BKPT指令，那么在此系統中預取指令異常和軟件調試命令同時使用一個中斷向量。這樣當異常發生時，就要依靠系統自身來判斷是真正的預取異常還是軟件調試命令。判斷的方法，根據系統的不同，而有所不同。
　?。?）如果當前的系統調試硬件屏蔽了BKPT指令，那么系統會跳過BKPT指令順序執行該指令下面的程序代碼。
　　注意BKPT指令總是無條件執行的，當指令的編碼格式中的條件域不被解析為AL時，指令的執行結果不可預知。
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