ARM-32学习（一）

来源：互联网发布：kmeans算法介绍编辑：程序博客网时间：2024/05/29 02:19

1, ARM mode

ARM cores are divided in lastest versions to three main lines:

§ Cortex-M cores, used for really small devices, usually with on-chip memory and simpler operations

§ Cortex-R cores, used for real-time devices

§ Cortex-A cores, used for applications in multifunctional devices like smartphones, TVs or maybe computers.

For example:

ARM architecture: ARMv8-A

ARM core: Cortex-A53

ARM CPU: 8894..

2,ARM 七中模式

ARMv4以上版本的CPU任何时刻必定处于如下7种执行模式之一：
  （1） User Mode：用户模式。操作系统的Task一般以这种模式执行。User Mode是ARM唯一的非特权模式，这表示如果CPU处于这种模式下，很多指令将不能够执行，因此操作系统的资源得以保护。 (LINUX用户空间进程在这种模式)
  （2） System Mode：这是V4及其以上版本所引入的特权模式。、
  （3） IRQ Mode：中断模式。中断（不包括软中断）处理函数在这种模式下执行。
  （4） FIQ Mode：快速中断模式。除了多了几个寄存器外，其他同IRQ一样。
  （5） Supervisor Mode：监视模式。软中断（SWI)处理函数在这种模式下执行。（linux内核空间在这种模式下运行）
  （6） Abort Mode：所有同内存保护相关的异常均在这种模式下执行。
  （7） Undefined Mode：处理无效指令的异常处理函数在这种模式下执行。

如果将User Mode作为参考模式，那么：
（1） System Mode：寄存器一样，仅仅是权限不同
（2）其他Exception Mode：寄存器不一样，权限也不一样

3,ARM相关指令学习

ARM指令

FP = 11
SP = 13
LR = 14
PC = 15

ARM的七种异常

· 复位异常：1）当内核的nRESET信号被拉低时，ARM处理器放弃正在执行的指令，当nRESET信号再次变高时，ARM处理器进行复位操作； 2）系统复位后，进入管理模式对系统进行初始化，复位后，只有PC（0x00000000）和CPSR（nzcvqIFt_SVC）的值是固定的，另外寄存器的值是随机的

· IRQ异常：1）当CPSR中的相应的中断屏蔽被清除时，内核的nIRQ信号被拉低时可产生IRQ异常； 2）由于ARM处理器的三级流水线结构，当异常发生时，PC的值等于当前执行指令的地址+8（即正确的中断返回地址+4），因此R14保存的值是中断返回地址+4 ，所以当异常要返回时须执行以下指令： SUBS PC，R14_irq,#4 ；PC=R14 - 4 注意：在SUB指令尾部有个S，并且PC是目标寄存器，所以程序返回时CPSR将自动从SPSR寄存器中恢复； 3）将用户模式下的CPSR保存到SPSR_irq中； 4）设置PC为IRQ异常处理程序的中断入口向量地址，在IRQ模式下该向量地址为0x00000018。。

· 未定义指令异常：（1）当ARM在对一条未定义指令进行译码时，发现这是一条自己和系统内任何协处理器都无法执行的指令时，就会发生未定义指令异常；（2）由于是在对未定义指令译码时发生异常，所以PC的值等于未定义指令的地址+4（即刚好为中断返回地址），因此R14保存的值是中断返回地址，所以当异常要返回时可执行以下指令： MOVS PC，R14_und

· Abort异常：中止表示当前存储器的访问不能完成，是由外部的ABOUT输入信号引起的异常，分为两类：

o 预取指中止：由程序存储器引起的中止异常；

§ 当程序发生预取指中止时，ARM内核将预取的指令标记为无效，但在指令到达流水线的执行阶段时才进入异常，因此当前PC的值为当前执行指令的地址+8（即正确的中断返回地址+4），因此R14保存的值是中断返回地址+4 ，所以当修复了产生中止的原因后，不管在什么操作状态，处理器都会执行以下指令： SUBS PC，R14_abt,#4 ；PC=R14 - 4

o 数据中止：由数据存储器引起的中止异常

§ 当发生数据中止异常时，异常会在“导致异常的指令”执行后的下一条指令时才发生，因此当前PC的值为“导致异常的指令”执行后的下一条指令的地址+8（即正确的中断返回地址+8），因此R14保存的值是中断返回地址+8，所以当修复了产生中止的原因后，不管在什么操作状态，处理器都会执行以下指令： SUBS PC，R14_abt,#8 ；PC=R14 - 8

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