ARM單片機三種中斷返回情況的分析與解決
ARM單片機是大多數(shù)新手選擇的入門切入點,但由于知識的不足,在設(shè)計過程中新手們經(jīng)常會遇到這樣或那樣的問題,ARM異常中斷返回就是這樣一種令人頭疼的問題。在ARM的使用問題中異常中斷返回是新手們較為苦惱的問題,本文就將對ARM異常中斷的集中情況進行總結(jié),并給出了一些解決方法。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201604/290438.htm在正式介紹之前,要為大家補充一些較為重要的基礎(chǔ)知識。首先R15(PC)總是指向“正在取指”的指令,而不是指向“正在執(zhí)行”的指令或正在“譯碼”的指令。一般來說,人們習慣性約定將“正在執(zhí)行的指令作為參考點”,稱之為當前第一條指令,因此PC總是指向第三條指令。當ARM狀態(tài)時,每條指令為4字節(jié)長,所以PC始終指向該指令地址加8字節(jié)的地址,即:PC值=當前程序執(zhí)行位置+8;而ADS中的pc,是為了調(diào)試看著方便而修改過的,它指向的是正在執(zhí)行的指令,即“真正pc-8”!
SWI和未定義指令異常中斷的返回
指令地址:
A PC-8當前指令為SWI或未定義指令,此時發(fā)生中斷.PC的值還沒有更新。
A+4 PC-4中斷時處理器將PC-4保存到LR。;r!
A+8 PC
返回時,從發(fā)生中斷的指令A(yù)(PC-8)的下一條指令A(yù)+4(PC-4)處開始執(zhí)行,所以直接把LR的值賦給PC就行了,具體指令為MOV PC,LR(PC=A+4=LR)。
白話解釋:對于SWI和未定義指令發(fā)生異常時pc沒有更新,根據(jù)ARM的三級流水線原理,pc沒有更新,仍然等于(A+8);lr = pc – 4(這時處理器決定的,無法更改!)即A+4。
由于這類異常返回后應(yīng)執(zhí)行下一條指令(A+4),所以返回時,pc=lr即可。
IRQ 和FIQ異常中斷處理的返回指令地址對應(yīng)于PC A,PC-8執(zhí)行此指令完成后(!)查詢IRQ及FIQ,如果有中斷請求則產(chǎn)生中斷。
A+4 PC-4
A+8 PC ;lr!
(此時PC的值已經(jīng)更新,指向A+12.將當前PC-4,即A+8)。
保存到LR.返回時,要接著執(zhí)行A+4(LR-4)處的指令,所以返回指令為:
SUBS PC,LR,#4(PC=A+4=LR-4)
白話解釋:對于普中斷和快中斷異常,中斷必須在一條指令執(zhí)行完以后被檢測到,如正在執(zhí)行指令甲時發(fā)生了中斷,不等指令甲執(zhí)行完是不會處理該中斷的,發(fā)生異常時pc已經(jīng)更新(A+12); lr=pc– 4(這時處理器決定的,無法更改!)即A+8返回后,應(yīng)執(zhí)行被中斷而沒有執(zhí)行的指令(上面的A+4),所以返回時,pc= lr-4。
指令預(yù)取中止異常中斷處理的返回
指令地址:
A PC-8 執(zhí)行本指令時發(fā)生中斷,A+4 PC-4處理器將A+4(PC-4)保存到:
LR. ;lr!A+8 PC
返回時,發(fā)生指令預(yù)取中止的指令A(yù)(PC-8)處重新執(zhí)行,所以返回指令為SUBS PC,LR,#4(PC=A=LR-4)。
白話解釋:對于預(yù)取指令中止異常發(fā)生預(yù)取指令異常時,是在執(zhí)行時發(fā)生的異常,pc未更新,即pc=A+8;lr=pc – 4(這時處理器決定的,無法更改!)即A+4。
由于這類異常返回后應(yīng)重新執(zhí)行異常的那個指令(A),所以返回時,pc = lr-4。
數(shù)據(jù)訪問中止異常中斷處理的返回
指令地址:
A PC-8 本指令訪問有問題的數(shù)據(jù),產(chǎn)生中斷時,PC的值已經(jīng)更新。
A+4 PC-4 中斷發(fā)生時PC=A+12,處理器將A+8(PC-4)保存到LR.。
A+8 PC ;lr!
返回時,要返回到A處繼續(xù)執(zhí)行,所以指令為SUBS PC,LR,#8.(PC=A=LR-8)
白話解釋:對于數(shù)據(jù)訪問中止異常時,是在執(zhí)行時訪問數(shù)據(jù)錯誤。
導(dǎo)致的異常,pc已經(jīng)更新,即pc=A+12。
lr=pc–4(這時處理器決定的,無法更改!)即A+8。
由于這類異常返回后應(yīng)重新執(zhí)行異常的那個指令(A),所以返回時,pc=lr-8。
總結(jié)
引起PC更新的原因一種是數(shù)據(jù)中止,還有就是中斷了。
中斷必須是在一條指令執(zhí)行完畢后才能被檢測到,所以它中斷的只是還未執(zhí)行的那條。指令(pc-8),所以pc=lr – 4;
與中斷相同,SWI和未定義指令異常也是返回到下一條指令(pc-4),只是他們在執(zhí)行時,PC的值并沒有更新,所以pc= lr。
預(yù)取指令中止異常,也沒有發(fā)生pc更新,但它還得重新執(zhí)行發(fā)生異常的那條指令,所以pc=lr–4。
數(shù)據(jù)訪問中止異常,發(fā)生了pc更新,并且它也需要重新執(zhí)行發(fā)生異常的那條指令,所以pc=lr–8。
通過以上的介紹,可以看到造成單片機中斷返回的原因非常多,每種方法的應(yīng)對方案都不盡相同。在ARM芯片調(diào)試過程中遇到中斷返回問題的朋友不妨仔細閱讀本文,相信會從中找到問題的解決方法。也可收藏本文以備不時之需,在遇到錯誤的時候進行查閱。
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