汇编论文关于ARM的异常和中断

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A
R
M
的
异
常
和
中
断
异常和中断的过程：当CPU内部或外部出现某种事件（中断源）需要处理的时候，暂停正在执行的的程序（断点），转去执行请求中断的那个事件的处理程序（中断服务程序），执行完后，再返回被暂停执行的程序（中断返回），从断点处继续执行，效果如下图。

异常和中断的处理过程基本一致，但并不是完全的等同。

ARM处理器有7种能够让正确指令顺序中止执行的异常情况：复位，未定义指令，软件中断，指令预取中止，数据中止，中断请求（IRQ），快速中断请求（FIQ）。

其中前五种异常发生后是不可屏蔽的，即一旦发生系统必须响应，后两种（IRQ和FIQ）异常是ARM处理器为外围模块提供的可屏蔽的中断源，外部模块通过控制逻辑可以把这两个中断源进行扩展，因而许多输入输出设备通过这两种方式heCPU进行交互的，ARM中把中断定义为一类特殊的异常，习惯上，称IRQ和FIQ这两种异常为中断。

微机的中断系统因具有以下功能：
1.中断响应：当中断源发送请求时，CPU自己决定是否响应。

2.断点保护和中断处理：在中断后，CPU会自动保护断点，并且去执行相关的中断的服务程序。

3.中断优先判断：当有两个或者两个以上的的中断申请的时候，就会对于申请的中断请求进行优先级的评断，然后按照优先级的先后进行中断的处理。

4.中断嵌套：指的是在进行中断处理的过程中又发生新的中断申请，这时候就会进行中断的优先级进行评断，当执行完中断后就返回执行刚才停止的中断。

5.中断返回：自动返回到断点地址，继续执行被中断的程序。

ARM的异常中断
ARM处理器支持7种异常情况：复位，未定义指令，软件中断，指令预取中止，数据中止，中断请求（IRQ），快速中断请求（FIQ）。

1.复位
ARM处理器中都有一个输入引脚nRESET，这是引起处理器复位异常的唯一原因。

对于ARM处理器复位是由外部复位逻辑引起的，有些复位可以通过软件进行控制，妇委会对系统造成很大的影响，复位后，内部寄存器重新恢复原值，对于ARM内部的数据有可能丢失，但是对于寄存器的值是不确定。

一般情况下会有以下几种情况引起复位：上电复位；复位引脚上的复位脉冲；
对于系统电源检测发现过压或欠压引起复位；时钟异常复位。

2.未定义
当ARM遇到不能处理的指令时就会产生未定义指令异常。

通常ARM未定义异常有两种情况
1.遇到一条无法执行的指令；
2.遇到一条对于协处理器的操作指令，但是协处理指令无应答
通常我们是不希望发生未定义指令异常，但是有时候可以利用他作为一
个软件中断来使用，同时对于一些没定义的代码，他们并不会引起未定
义异常，他们是用来作为ARN指令集的进一步扩展。

3. 软件中断
对于软件中断而言，他会把程序倒入到管理模式，而正常的长须是在用
户模式下的。

4.中止
（1）指令预取终止
指的是指令预取访问处理器时候失败从而产生的异常，此时存储器系统向ARM处理器发出存储器中止信号，预取的指令被记做无效，只有
处理器试着执行无效的指令，此时的终止异常才会发生，反之，就不会
被执行。

（2）数据中止
ARM处理器访问数据存储器失败时产生的异常，此时就会有存储器系统向ARM处理器发送存储器中止的信号，表明数据存储不能识别ARM处
理器的读取数据的请求！
5. 中断请求
主要是针对于CPSR的I位，当I位为1，就是禁止IRQ，反之就会检查IRQ的输入，注意这所发生的一切都是在特权模式下发生的。

6.快速中断请求
FIQ是针对于支持数据传输或者通道处理而设计的。

如果将CPSR的位置的f位置为1的话，就会禁止FIQ的中断，否则处理器就会在指令执行的时候检查FIQ的输入。

注意只有在特权模式下才能改变F位的状态。

可以由外部通过对处理器上的nFIQ引脚输入低电平产生FIQ。

异常处理优先级：
异常可以同时发生，但是当多个异常同时发生时，系统就会根据固定的优先级决定异常处理次序！
图片来源：
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文献内容《汇编语言程序设计》。