2018年10月14日 | Tiny4412异常处理

#include "regs.h"

void enable_mmu(unsigned long ttb);

void init_ttb(unsigned long *ttb_base);

void mmap(unsigned long *ttb_base, unsigned long va, unsigned long pa);

void memset(char *buf, char ch, int size);

void memcpy(char *dst, char *src, int size);

void do_swi(unsigned long regs[]);

void (*printf)(char *, ...) = 0x43e11434;

void main(void)

{    

    unsigned long  vector_base = 0xffff0000;

    unsigned long  tt_base = 0x73000000;

    unsigned long *pdo_swi = 0x75000000;

    extern unsigned long vectors_start, vectors_end;

    memset(tt_base, 0x00, 16 * 1024);

    mmap(tt_base, vector_base, 0x70000000);    

    enable_mmu(tt_base);

    memcpy(vector_base, vectors_start, 0x100);

    *pdo_swi = do_swi;

    __asm__ __volatile__ (

        "mov r0, r0\n"            

        "swi 0x7777\n"

        "mov r1, r1\n"

    );

}

void do_swi(unsigned long regs[])

{

    unsigned long *instr = regs[13] - 4;

    printf("swi:  0x%x\n", *instr & 0xffffff);

}

void enable_mmu(unsigned long ttb)

{    

    unsigned long c1_flags;

    init_ttb(ttb);

    c1_flags = 1 | (1 << 3) | ( 1 << 11) | ( 1 << 13) |  (1 << 28);

    __asm__ __volatile__ (

        "mvn r0, #0 \n"            

        "mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0\n"

        "mcr p15, 0, %1, c2, c0, 0\n" //configure ttb

        "mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"

        "orr %0, r0, %0\n"

        "mcr p15, 0, %0, c1, c0, 0\n" //enable mmu

        :

        : "r" (c1_flags), "r" (ttb)

        : "r0"

    );

}

void init_ttb(unsigned long *ttb_base)

{

    unsigned long va, pa;

    for (va = 0x00000000; va < 0x10000000; va += 0x100000) { //Others

        pa = va;

        ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) | 2;    

    }

    for (va = 0x10000000; va < 0x14000000; va += 0x100000) { //SFR

        pa = va;

        ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) |  2;    

    }

    for (va = 0x40000000; va < 0x80000000; va += 0x100000) { //DRAM

        pa = va;

        ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) | 2;    

    }

}

void mmap(unsigned long *ttb_base, unsigned long va, unsigned long pa)

{

    ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) |  2;    

}

void memset(char *buf, char ch, int size)

{

    int i;

    for (i = 0; i < size; i ++)

        buf[i] = ch;

}

void memcpy(char *dst, char *src, int size)

{

    int i;

    for (i = 0; i < size; i ++) 

        dst[i] = src[i];    

}

__asm__ (

"vectors:\n"

    "b reset\n"

    "b und\n"

    "b swi\n"

    "b pre_abt\n"

    "b dat_abt\n"

    ".word 0\n"

    "b irq\n"

    "b fiq\n"

"reset:\n"

"und:\n"

    "mov sp, #0x74000000\n"

    "stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"

    "mov r0, sp\n"

    "mov r3, #0x74000000\n"

    "ldr r3, [r3]\n"

    "blx r3\n"

    "mov sp, #0x74000000\n"

    "ldmea sp, {r0-r12, pc}^\n"

"swi:\n"

    "stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"

    "mov r0, sp\n"

    "mov r3, #0x75000000\n"

    "ldr r3, [r3]\n"

    "blx r3\n"

    "ldmfd sp, {r0-r12, pc}^\n"

"pre_abt:\n"

"dat_abt:\n"

"fiq:\n"

"irq:\n"

    "mov sp, #0x75000000\n"

    "sub lr, lr, #4    \n"

    "stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"

    "mov r0, sp\n"

    "mov r3, #0x75000000\n"

    "ldr r3, [r3]\n"

    "blx r3\n"

    "mov sp, #0x75000000\n"

    "ldmea sp, {r0-r12, pc}^\n"

"EOV:\n"

"vectors_start:\n"

    ".word vectors\n"

"vectors_end:\n"

    ".word EOV\n"

);

===================================================================

Makefile文件：

default:

    arm-linux-gcc -c test.c  -o test.o

    arm-linux-ld  -Ttext=0x70003000  test.o  -o test

    arm-linux-objcopy  -O binary  test  test.bin

clean:

    rm -f test.o  test  test.bin   *~ 

===================================================================

烧写测试参考：“Tiny4412从SD卡启动u-boot用linux的DNW烧写裸板程序”

说明：

    ①系统上电复位后CPU就处于管理模式(svc)，执行0地址处的b reset跳转到reset:处继续运行，把相关硬件初始化以后会清掉cpsr后5位并把第四位置1，进入user mode设置栈后运行于用户态(usr)，即处理器启动时首先进入管理员模式(svc)，此后进入除用户模式之外的其他模式，主要完成各模式的堆栈设置，最后进入用户模式，运行用户程序；当发生swi软中断以后cpu进入svc模式。

    ②swi软中断主要用于usr模式(应用程序通常运行于usr模式)切换到svc模式下。在arm的7种模式当中(已经不止7种了)usr模式是唯一一个非特权模式，其他都是特权模式，比如fiq、und等都是特权模式，他们之间的切换直接更改cpsr寄存器的低5位的模式位或者真的发生fiq、und等异常的时候就可以达到切换的目的；而usr模式不是特权模式没有办法更改cpsr寄存器的低5位进行切换，想切换到特权模式只能调用swi指令，swi指令会帮助它进入到svc模式。

    ③如果原来是svc模式，发生未定义指令异常后进入und(Undefined)模式，这时候要重新设置sp栈指针；如果执行swi指令的时候已经处于svc模式，那么发生swi的软中断之后仍然还是svc模式，这个时候就不用再去设置sp栈指针了(在tiny4412异常实验中因为运行的uboot，已经处于svc模式，故要注意sp指针)。

    ④只有处理swi和und异常的时候lr指向下一条指令，其他的异常发生的时候lr都是指向下两条指令；ARM上的每条指令长度都是32位即4个字节；swi指令也是32位且其后面跟的value值占该指令的低24位，所以在程序里可以得到swi指令的value值，具体如下：

unsigned long *pdo_swi = 0x75000000;

*pdo_swi = do_swi;   //先把中断处理函数do_swi地址放在0x75000000

在发生swi异常的时候程序会自动跳到异常向量入口："b swi\n"

接着跳转到swi处执行：

"swi:\n"

   "stmfd sp!, {r0-r12, lr}\n"

//保护现场，把usr模式下的相关寄存器入栈，

//存放顺序是先存放lr、r12....r0,最终sp指向r0的地址

"mov r0, sp\n"                   //把上一步中指向usr模式下r0地址的sp传给r0寄存器

"mov r3, #0x75000000\n" 

"ldr r3, [r3]\n"

"blx r3\n"                          //调用中断处理函数do_swi，参数放在r0中

//regs[0] == r0

//regs[1] == r1

//.....

//regs[12] == r12

//regs[13] == lr

void do_swi(unsigned long regs[]) //regs指向usr模式下r0地址

{

    //按照入栈顺序regs[13]为usr模式下lr值，即发生swi异常时下一条指令的地址

    //regs[13] - 4 = lr - 4 ; 即上一条指令的地址也就是swi异常的地址

    unsigned long *instr = regs[13] - 4;

    //根据ARM指令是32位的，swi指令也是32位且其后面跟的value值占该指令的低24位得到value值

    printf("swi:  0x%x\n", *instr & 0xffffff);

}