ARM 软件中断和异常处理 PPT

在嵌入式系统的世界里，理解处理器的中断和异常处理机制是至关重要的，尤其是在ARM架构中。本讲座将深入探讨ARM软件中断（SWI）和异常处理的概念。 让我们回顾一下上一堂课的内容。我们学习了ARM程序员模型，初步接触了ARM汇编语言，并通过七个例子了解了如何从C程序生成汇编代码。我们还讨论了如何处理结构体，以及如何将C代码与ARM汇编语言接口，并了解了ARM库和armsd的相关知识。 接下来，我们将重点讨论帧指针和回溯结构。帧指针（fp）在函数调用时指向当前函数的栈顶，如果未使用则为零。通过始终在相同偏移量处存储帧指针，可以创建一个单链表的激活记录，即函数调用栈。每个栈回溯结构都由fp寄存器指向，它保存了调用当前函数的上一个函数的fp值，这样就可以向上回溯，直到找到调用链的第一个函数。 异常和中断是程序执行过程中的两个关键概念。异常通常是由硬件或操作系统内核触发，用于处理错误、系统调用或者改变执行上下文的情况。而中断则是外部事件（如硬件设备）导致的处理器暂停当前任务并执行特定处理程序的机制。异常和中断的主要区别在于，中断可以是同步或异步的，而异常通常是同步的。 软件中断（SWI），是一种特殊的异常类型，由软件主动发起，通常用于执行特权操作或系统调用。当发生SWI时，处理器会执行特定的异常处理流程： 1. **什么是SWI？** SWI是一种指令，用于请求操作系统或其他高权限级别的服务。 2. **SWI发生时会发生什么？** 执行SWI指令后，处理器状态会改变，进入异常模式，同时保存当前上下文，包括PC（程序计数器）和其他寄存器。 3. **SWI向量化**：SWI有一个向量地址，处理器会跳转到该地址开始执行异常处理程序。 4. **SWI完成后**：异常处理程序完成服务后，会恢复先前的上下文并返回到原执行点。 5. **SWI做什么？** SWI通常用于执行系统调用，例如打开文件、分配内存等。 6. **完整的SWI处理程序**：包括保存现场，执行请求的服务，然后恢复现场并返回。 7. **C语言实现的SWI处理程序**（C_SWI_Handler）：这允许使用C语言编写SWI处理程序，提供了更高的可读性和可维护性。 加载软件中断向量表是设置系统以响应SWI的关键步骤。每个SWI都有一个关联的向量地址，这个地址包含处理SWI的代码起始位置。通过配置这个向量表，我们可以确保处理器在接收到SWI请求时能正确跳转到相应的处理程序。 推荐阅读材料包括《ARM Developer Guide》的5.1-5.4章节（关于异常）以及《Jumpstart Programming Techniques》的第12章（关于实现SWI）和《Jumpstart Reference Manual》的第17章（关于ARM demon例程）。 总结来说，理解ARM架构下的软件中断和异常处理对于开发高效、可靠的嵌入式系统至关重要。掌握这些概念有助于我们更好地控制和调试程序，特别是涉及低级别操作和系统调用的场景。通过深入学习和实践，开发者可以更自如地应对各种异常情况，从而提高系统的稳定性和性能。