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2020年01月19日 | ARM用户层发生异常后软硬件协同处理流程
2020-01-19 来源：eefocus
我这里是要简单说一下，在ARM平台的用户层发生异常后的软硬件协同处理流程，是个大致的概况，对宏观了解后，具体细节内容网上有很多，可以自行查询。
用户层程序正在执行时，遇到未定义的指令（ARM不是别的指令）或者SWI软件中断指令（产生系统调用），就会产生异常，这里以未定义指令异常为例进行说明：
一旦出现未定义指令异常，CPU会自动做如下操作：
（1）未定义模式（ARM七种运行模式的一种）下对应的lr（即R14，不同的运行模式有不同的lr寄存器）寄存器保存当前发生异常的指令下一条指令的地址。例如，在用户态有A B C 三条指令顺序执行，指令A发生未定义指令异常，则指令B的地址就会由CPU保存到未定义模式下的lr寄存器中，用于异常返回。
（2）CPU修改CPSR寄存器，进入未定义模式：
CPSR[4:0]=0b11011 /*将CPSR的低五位置位11011，正好对应未定义指令模式*/
（3）因为ARM异常只能在ARM状态处理，所以要将状态修改为ARM指令集状态：
CPSR[5]=0
（4）CPU根据发生的异常是未定义指令异常，将PC置为0x0000 0004（也有可能是0xffff0004，在这里不做分析）：
PC=0x00000004
以上是CPU在做，剩下的都是操作系统完成，我这里只说个大概，具体细节见我写的另一个文档：
该地址对应的正是一条跳转指令：b vector_und + stubs_offset。该指令会跳转到相应的异常处理函数去执行，函数执行结束后会调用ret_to_usr函数，从SVC模式返回到USR模式，在这个函数中最后一条指令是：MOVS PC,LR。该指令将当前状态的LR寄存器赋值给PC，并且将当前模式寄存器SPSR拷贝到CPSR中（指令中MOV后的S位）
（5）LR保存的就是上面指令B的地址，至此未定义指令异常处理完毕。
对于其他几个异常，如中断、快速中断、数据中止等异常，除了返回地址、PC值等不同外，处理流程大致相同。
史海拾趣
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