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2021年11月26日 | ARM基础学习-SWI异常中断处理
2021-11-26 来源：eefocus
在ARM处理器中，我们常常使用SWI指令来产生一个软中断。软中断指令SWI指令中包含了一个24位的立即数，这个立即数指示了用户请求的特定的SWI功能，即这个立即数表示的是SWI指令所想要触发中断的中断号。
所以，当SWI指令触发了一次异常后进入异常处理的程序时，异常程序必须要从SWI指令中提取出来中断号，即提出出来SWI指令中低24位的值，从而得到用户请求的特定的SWI功能。
SWI异常处理程序
通常情况下，SWI异常中断处理函数分为两级，第一级的SWI处理函数用于从SWI指令中提取24位的立即数即中断号，通第一级函数通过汇编语言、内嵌汇编来完成。第二级SWI异常中断处理程序实现各个SWI的具体功能，第二级程序可以是汇编程序，也可以是C程序。
第一级SWI异常处理程序通过LR寄存器内容得到SWI指令地址，LR寄存器中保存的是该SWI指令的下一条指令的地址，并从存储器中得到SWI指令编码，从而提取出来24位中断号。下面的例子显示了提取中断向量号的标准过程。
.SWI_Handler:
STMFD sp!,{r0-r12,lr} ;保存寄存器
LDR r0,[lr,#-4] ;计算SWI指令地址
BIC r0,r0,#0xff000000 ;提取指令编码的后24位
;
; 提取出的中断号放r0寄存器，函数返回
;
LDMFD sp!, {r0-r12,pc}^ ;恢复寄存器
第二级中断处理函数（根据提取的中断向量号，跳转到具体处理函数）却可以使用C语言来完成。因为第一级的中断处理函数已经将中断号提取到寄存器r0中，所以根据AAPCS函数调用规则，可以直接使用BL指令跳转到C语言函数，而且中断向量号作为第一个参数被传递到C函数。
void C_SWI_handler (unsigned number)
{
switch (number)
{
case 0 : /* SWI number 0 code */
break;
case 1 : /* SWI number 1 code */
break;
...
default : /* Unknown SWI - report error */
}
}
另外，如果需要传递的参数多于1个，那么可以使用堆栈，将堆栈指针作为函数的参数传递给C类型的二级中断处理程序，就可以实现在两级中断之间传递多个参数。
例如：
MOV r1, sp ;将传递的第二个参数（堆栈指针）放到r1中
BL C_SWI_Handler ;调用C函数
相应的C函数的入口变为：
void C_SWI_handler(unsigned number, unsigned *reg)
在2级中断处理程序，可以通过下面的操作数读取参数，这些参数是在SWI异常中断产生时各寄存器的值，这些寄存器保存在SWI异常中断的数据栈中：
value_in_reg_0 =reg [0];
value_in_reg_1 =reg [1];
value_in_reg_2 =reg [2];
value_in_reg_3= reg [3];
SWI异常中断调用
（1） 在特权模式下调用SWI
比如在中断模式下调用SWI，系统此时已经属于特权模式，这是在调用SWI会破坏SPSR_svc和寄存器LR_svc,所以在调用SWI前保存SPSR_svc和寄存器LR_svc在数据栈中：
STMFD sp!,{r0-r3,r12,lr}
MOV r1,sp;
MRS r0,spsr;
STMFD sp!,[r0];
...
SWI
...
LDMFD sp!,{r0};
MSR spsr_cf,r0;
LDMFD sp!, {r0-r3,r12,pc}^ ;
（2）应用程序中调用SWI
最简单的是用汇编：
MOV r0，#100；
SWI 0x0；
C语言调用SWI比较复杂，因为这时需要将一个C程序的子程序调用映射到一个SWI异常中断程序，这些被映射的C语言子程序使用编译器伪操作_SWI来声明，如果该子程序需要的参数和返回结果只使用R0~R3寄存器，则该SWI可以编译成inline，不需要使用子程序调用过程，否则编译器需要用数据结构来返回参数，这时需要用伪操作_value_in_reg声明该C语言程序；
需要安装异常中断处理程序到向量表中相对位置；
详细参考ARM体系结构与编程P-272；
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