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2019年12月25日 | ARMv8学习 —— SP_EL0和SP_ELx
2019-12-25 来源：eefocus
在AArch64状态下，SP对应的物理寄存器有如下四个（某一时刻只能对应下面其中一个）：
SP_EL0和SP_EL1
SP_EL2
SP_EL3
如何使用呢？
1、如果程序运行在EL0，那么使用的是SP_EL0
2、如果程序运行在其他Exception level下，可以使用SP_EL0和当前Exception level所对应的SP_ELx
3、默认情况下，进入异常后，使用的是当前Exception level对应的SP_ELx。即：发生的进入EL1的异常，那么在跳转到EL1的异常处理入口后，会自动切到SP_EL1，此时SP对应的就是SP_EL1. 当然，可以在异常通过操作PSTATE.SP将SP强制切到SP_EL0
4、即便不是在异常处理程序中，也可以通过操作PSTATE.SP将SP强制切到SP_EL0或者SP_ELx
5、比如程序正运行在EL1，此时使用的SP是SP_EL0，突然发生了一个进入EL1的异常，在跳转到异常处理入口后，SP会自动切到SP_EL1，在异常返回后，SP又会自动切回到原先的SP_EL0
6、后缀t和h：
t 表示使用的是SP_EL0
h 表示使用的是SP_ELx
验证
下面使用DS5仿真的实验，验证一下上面的说法。
系统复位后，默认是在EL3，并且是secure模式。
第73行，将SP切到SP_EL0，然后设置SP的值为0x77，此时的寄存器状态如下：
第77行，将SP切到SP_EL3，然后将SP设置为0x88，此时的寄存器状态如下：
第81行，将SP重新切回SP_EL0，此时的寄存器状态如下：
第83行，访问ICC_SRE_EL2会触发sync异常，因为在secure模式下不存在EL2，触发异常后，会进入EL3的“Current EL with SP0”分支，因为发生异常时使用的是SP_EL0，下面是进入异常处理程序后的寄存器信息：
可以看到，此时SPSel的值是1，Mode的值为EL3h，说明此时SP用的是SP_ELx。此时SPSR_EL3的值是0x3CC，SPSR的含义如下：
M[3:0]的值是0xC，含义如下，表示发生异常前系统的模式和状态：AArch64、EL3、SP_EL0
下面是异常处理函数：
1 //
2 // Current EL with SP0
3 //
4 el3_vectors:
5 c0sync3:
6 mrs x0, elr_el3
7 add x0, x0, #4
8 msr elr_el3, x0
9
10 mov x0, #0x1
11 msr spsel, x0
12 eret
第6到8行的作用是异常返回时跳转到触发异常的指令的下一条指令执行，当第12执行完毕，ELR_EL3的值会设置给PC，SPSR_EL3的值会设置给PSTATE，所以SP会重新切回到SP_EL0：
第85行的作用是将SP切换到SP_EL3，此时的寄存器内容如下：
紧接着第86行，再次触发异常：
此时会跳转到EL3的“Current EL with SPx”分支执行：
1 //
2 // Current EL with SPx
3 //
4 .balign 0x80
5 cxsync3:
6 mrs x0, elr_el3
7 add x0, x0, #4
8 msr elr_el3, x0
9
10 mov x0, #0x0
11 msr spsel, x0
12 eret
第12行，异常返回后，寄存器内容如下：
完。
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史海拾趣
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