ARM架构下的异常中断处理机制

"异常中断处理文档主要探讨了ARM体系中异常中断的概念、处理流程以及不同类型的中断，包括复位、数据访问中止、快速中断请求(FIQ)和外部中断请求(IRQ)等。" 在ARM架构中，异常中断是处理器响应非正常事件的一种方式，这些事件可能来自硬件错误、系统调用或外部信号。处理异常中断的基本原则是保持程序执行的连续性和一致性。 1. **异常中断处理概述** - 在程序正常执行时，程序计数器(PC)会按照指令长度自动递增，ARM指令每次执行后PC加4字节，Thumb指令加2字节。 - 跳转指令如B、BL、BX和BLX允许程序改变执行路径。B和BL用于无条件跳转，BL同时保存返回地址，BX和BLX可切换程序状态至Thumb模式。 - 当异常中断发生时，当前指令执行完毕后，处理器跳转到对应的异常处理程序，执行结束后返回到中断点的下一条指令继续执行。 - 进入异常处理程序前需保存现场，退出时恢复，确保中断处理后的程序能正确恢复执行。 2. **ARM体系中的异常中断种类** - **复位(RESET)**：在处理器复位引脚激活时触发，通常在系统上电或复位时发生，程序跳转到复位处理程序执行。 - **数据访问中止(DataAbort)**：当试图访问无效或受保护的内存地址时，处理器产生此异常中断。 - **快速中断请求(FIQ)**：当外部FIQ请求引脚有效且CPSR的F位清零时，处理器响应高速优先级的中断。 - **外部中断请求(IRQ)**：当外部IRQ请求引脚有效且CPSR的I位清零时，处理器处理较低优先级的中断，通常用于服务系统中多个外设的请求。 - **预取指令中止(PrefetchAbort)**：如果预取的指令地址无效或不可访问，处理器会在执行该指令时产生此异常。 异常中断的处理涉及到中断向量表，其中每个异常都有一个固定的入口地址，处理器在发生中断时会自动跳转到相应的地址开始执行异常处理代码。异常处理程序需要保存必要的寄存器状态，包括程序计数器、处理器状态寄存器和其他可能被中断处理修改的寄存器。完成处理后，通过恢复现场并跳转回中断点，保证程序的正常流程不受影响。 此外，中断处理还包括中断嵌套，即在一个中断处理过程中，如果又发生了新的中断，处理器会根据中断优先级进行处理。中断优先级的管理由中断控制器或处理器内部的中断状态寄存器(CPSR或SPSR)控制。在多级中断环境中，需要特别注意中断的嵌套层次和恢复顺序，以防止死锁或数据丢失。 异常中断处理是嵌入式系统和实时操作系统中至关重要的部分，它确保了系统对突发事件的快速响应和正确处理，是保证系统稳定性和可靠性的重要机制。理解并掌握ARM体系的中断处理机制，对于进行高效的系统设计和调试具有重要意义。