ARM异常处理与EDA：入口/出口汇总及编程模型

本文主要介绍了ARM处理器在异常入口和出口时的处理机制，涉及EDA（电子设计自动化）、ARM体系结构和编程模型的相关知识点，并列举了不同异常类型的返回指令及其状态转换。 在ARM处理器中，异常是指处理器在执行过程中遇到的非正常情况，如软件中断、未定义指令、数据中止等。异常的处理涉及到处理器状态的切换和程序计数器（PC）的更新。异常入口时，处理器会保存当前状态，并进入相应的异常模式，如管理模式、快中断模式（FIQ）、外部中断模式（IRQ）等。异常出口时，处理器会根据特定的指令恢复之前的状态并继续执行。 - **异常返回指令**： - **BL**：调用子程序后，通过`MOV PC, R14`返回，PC的值是BL指令的地址加4（对于ARM指令）或加2（对于Thumb指令）。 - **软件中断（SWI）**：使用`MOVS PC, R14_svc`返回，PC值加4，R14中保存异常前的地址。 - **未定义指令**：使用`MOVS PC, R14_und`返回，同样PC值加4。 - **预取指中止**：使用`SUBS PC, R14_abt, #4`，PC值加4。 - **快中断（FIQ）**：`SUBS PC, R14_fiq, #4`，PC值加4。 - **外部中断（IRQ）**：`SUBS PC, R14_irq, #4`，PC值加4。 - **数据中止**：`SUBS PC, R14_abt, #8`，PC值加8，适用于数据中止的装载或保存指令地址。 - **复位**：复位异常不使用特定的返回指令，复位时R14_svc的值是不可预知的。 这些指令确保了异常处理后的正确程序流程恢复。 此外，文章还提及了ARM处理器的发展历程，包括： - MIPS（无互锁级流水线微处理器）和CPU的概念，以及CPU如何通过微指令和硬布线逻辑进行操作。 - 寻址空间的定义，即CPU能寻址的内存范围。 - ARM的不同版本及其增加的功能，如版本1的基础指令集，版本2的乘法指令、协处理器支持和额外的影子寄存器，版本3引入的CPSR和SPSR，以及版本4和5对指令集和处理器模式的扩展，特别是增加了Thumb指令集和处理器特权模式。 在嵌入式开发中，早期的调试工具如在线仿真器（ICE）在目标板上提供了完整的仿真环境，而随着版本的升级，处理器的复杂性和灵活性也相应提升，使得开发和调试工具也需要不断进步以适应新的需求。 总结起来，这篇文章深入浅出地介绍了ARM处理器在异常处理中的工作原理，以及其在不同版本发展过程中的演变，对于理解ARM体系结构和编程模型具有重要价值。