ARM裸机中的异常与中断处理

# 1. 引言

## 1.1 ARM裸机编程简介

ARM裸机编程是指在ARM处理器上直接进行底层编程，不依赖操作系统的功能。裸机编程通常用于嵌入式系统开发，要求程序员对计算机硬件有较深的理解，并且需要直接操作硬件资源，如外设、寄存器等。

## 1.2 异常与中断的概念及作用

在ARM裸机编程中，异常与中断是两个重要的概念。异常是指在程序执行过程中遇到的不正常情况，如除零、非法指令等，而中断是指外部设备请求处理器暂停正在执行的程序，转而执行相应的中断服务程序。

异常与中断的作用在于提高系统的响应速度和处理能力，同时保证系统的稳定性和可靠性。在ARM裸机编程中，合理处理异常与中断是至关重要的。

## ARM异常处理

ARM异常处理是裸机编程中非常重要的一部分，理解异常处理的基本原则和流程对于编写稳定可靠的嵌入式系统至关重要。在本章节中，我们将介绍ARM异常处理的各种类型、基本原则以及异常处理的流程。
### 3. 中断处理

中断是计算机系统中常见的一种事件，它可以打断正在执行的程序流程，让处理器转而执行特定的中断处理程序。在ARM系统中，中断可以分为外部中断和内部中断两种类型。外部中断是由外部设备触发的，例如定时器中断、串口中断等；而内部中断是由CPU内部产生的，例如数据异常、指令异常等。

#### 3.1 中断的定义和分类

中断是指在程序执行过程中，由硬件或软件触发，暂时打断程序的执行，转而执行一个特定的中断处理程序，并在处理完成后返回到原来的位置继续执行。

中断可以分为外部中断和内部中断两种类型。

- 外部中断：由外部设备产生的中断，例如按键触发的中断、外部设备发送的中断信号等。
- 内部中断：由CPU内部产生的中断，例如数据异常、指令异常等。

#### 3.2 中断处理的基本原则

中断处理的基本原则包括以下几点：

- 中断优先级：不同中断有不同的优先级，当多个中断同时出现时，处理器会按照优先级的顺序来处理中断请求。
- 中断嵌套：在处理一个中断时，如果另外一个中断出现了更高的优先级，处理器可以打断当前中断的处理，转而处理更高优先级的中断请求。
- 中断屏蔽：处理器可以通过屏蔽中断的方式来禁止中断请求。当处理器处于屏蔽状态时，不会响应任何中断请求。
- 中断处理程序：每个中断都需要有相应的中断处理程序，用于处理中断发生时的操作和状态保存。

#### 3.3 ARM中断处理流程

ARM系统中的中断处理流程一般包括以下几个步骤：

1. 中断请求产生：外部中断由外部设备触发，内部中断由CPU内部产生。
2. 中断嵌套判断：判断当前是否有更高优先级的中断请求，如果有，则打断当前中断处理，转而处理更高优先级的中断。
3. 中断优先级判断：根据中断优先级判断是否中断当前执行的程序，如果中断优先级高于当前执行程序的优先级，则进行中断处理。
4. 状态保存：将当前执行程序的状态保存到相关寄存器或堆栈中，以便在中断处理完成后能够恢复。
5. 中断处理程序执行：执行与中断相关的处理操作，例如读取外部设备的数据、处理异常等。
6. 中断结束：中断处理程序执行完成后，恢复之前保存的状态，跳回到原来中断发生的位置，继续执行之前的程序。

以上是ARM中断处理的基本流程，具体的中断处理过程会根据不同的场景和需求而有所不同。

### 4. ARM异常处理的应用

在裸机编程中，ARM异常处理是非常重要的一部分，它涉及到处理数据异常、指令异常以及外部中断。在本章中，我