嵌入式系统详解：ARM中断与异常处理

"ARM中断与异常-checkpoint r80" 在深入探讨ARM中断与异常之前，我们先了解一下嵌入式系统的基础知识。嵌入式系统是一种专门设计用于特定用途的计算机系统，强调在功耗、成本、体积和可靠性等方面的优化。它们的发展经历了四个阶段：无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段以及面向Internet阶段。在这个过程中，IP核（Intellectual Property Core）扮演了关键角色，它是功能明确、接口规范的可重复使用功能模块，常用于构建系统芯片（System on Chip, SoC）。IP核可分为软核、固核和硬核，对应不同级别的设计抽象。 嵌入式系统通常包括硬件层、中间层（硬件抽象层或板级支持包）、系统软件层和应用软件层。硬件层主要包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。存储器分为缓存(Cache)、主存和辅助存储器。Cache用于提升处理器访问速度，主存（如ROM和RAM）存储程序和数据，而辅助存储器（如硬盘、CF卡和SD卡）则提供大量存储空间。 中间层的BSP（Board Support Package）为上层软件提供硬件无关的接口，使得软件开发人员可以专注于应用程序的编写，而不必关心底层硬件细节。BSP的初始化过程包括片级、板级和系统级初始化，以及硬件相关的设备驱动设计。 系统软件层则包含了实时操作系统（RTOS），RTOS允许系统同时处理多个任务，确保关键任务的及时响应。RTOS的特性包括任务调度、内存管理、中断处理和同步机制等，这些对于嵌入式系统的高效运行至关重要。 现在回到主题，ARM中断与异常。在ARM架构中，中断和异常都是处理器状态的改变，但它们的触发条件和处理方式有所不同。中断通常是外部事件（如硬件信号）引起的，例如I/O设备的请求；而异常则是内部指令执行过程中出现的情况，如除法错误、预取指异常或软件引发的服务请求。 中断处理通常涉及中断服务程序(ISR)，ISR会暂停当前执行的任务，保存现场，然后处理中断事件，最后恢复现场并返回到被打断的任务。中断可以被禁止或优先级排序，以保证系统的响应顺序和实时性。 异常则分为多种类型，包括预取指异常、数据访问异常、未定义指令异常等。当处理器执行异常指令或遇到非法操作时，会跳转到异常处理程序。异常处理也需保存现场，但恢复现场后可能不再返回原位置，而是根据异常类型决定是否继续执行被中断的指令或转到其他代码段。 在ARM体系中，中断和异常的处理都需要经过一套固定的处理流程，包括进入异常模式、保存处理器状态、执行异常处理代码以及最后的退出和恢复。这个过程是保证系统稳定性和正确性的关键环节。 总结来说，ARM中断与异常是嵌入式系统中的重要组成部分，它们与操作系统、硬件初始化和设备驱动紧密相连，共同构建了一个复杂而协调的运行环境。理解并掌握这些概念对于进行高效的嵌入式系统设计和编程至关重要。