ARM简单启动代码及中断处理分析

.extern main                  //.extern 表示main在另外的文件中定义，在这里要引用，至于为什么只声明了extern而没                                    //有声明别的，目前还不知道，不过都声明一下，应该没问题

.text                        //.text 表示后面的内容编译出来放在代码段

.global _start              //.global 告诉编译器后面声明的是一个全局可见的名字，由于这是启动代码,所以cpu上电后                                  //必须要找到_start函数，所以_start必须声明为全局的，当然这个名字可以改，无所谓

_start:                     //查看反汇编地址就可以发现，_start的地址就是0x0

b Reset      //不带返回的跳转到Reset中，为什么不用返回呢，因为没必要，reset中直接进入到主函数内了

 

HandleUndef:                  //查看反汇编地址可知HandleUndef的地址位0x04，这个很好理解，因为一条指令4个字节

b HandleUndef   //在这里由于是精简的启动代码，所以一旦发生了未定义异常时，就让CPU自己玩死自己吧

HandleSWI:                    //反汇编地址0x08,其他分析同上

b HandleSWI

 

HandlePrefetchAbort:             //反汇编地址0x0C,其他分析同上

b HandlePrefetchAbort

 

HandleDataAbort:                  //反汇编地址0x10,其他分析同上

b HandleDataAbort

 

HandleNotUsed:                    //反汇编地址0x14,其他分析同上

b HandleNotUsed

 

HandleIRQ:                      

b HandlerIRQ       //反汇编地址0x18,看到这里相比就有点感觉了，0x18是普通中断向量地址，这个就有很                                       //多地方可说了，首先这里依然是使用B指令进行跳转，这个之所以不直接用BL的原因                                        ///是，中断还不太算是调用函数那么简单，发生中断的时候，要保存现场，而现场的数                                      //据有很多，具体为R0-R12、PC、CPSR的内容，这些都需要进栈保存，所以这些的内容不                                      //是BL一条命令能完成的，所以保存现场的内容就直接放到了中断程序中了。其次要特别                                     //注意这个里面跳转的程序时HandlerIRQ不是HandleIRQ,如果还像上面那样，那么发生中                                     //断时，CPU就会不停的循环来回跳了，所以这点需要特别留意，当然还有一种方法，就是                                     //不要这条命令的标号HandleIRQ，直接使用一条 b  HandlerIRQ即可。

 

HandleFIQ:

b HandleFIQ      //反汇编地址位0x1C,由于本程序只分析简单的普通中断，所以认为发生快速                                //中断的时候，让CPU自己玩

 

Reset:

ldr sp,=4096              //由于要在汇编中调用C函数，所以要先设置堆栈指针，具体为什么，就                                                    //不详细分析了，简单的说，C函数要使用很多的中间内存存放运算数据，所以                                             //要开辟一段堆栈用。这里还要特别提到一点，由于ARM工作模式的特点，此时                                               //设置的堆栈指针SP，即R14,对应的是系统模式下的堆栈指针寄存器，即R14_svc

bl disable_watch_dog      //关闭看门狗  

 

msr cpsr_c,# 0xd2          //设置CPU进入到中断模式

ldr sp,=3072               //由于发生中断时，要用到堆栈用于保存现场，所以需要先设置中断模式下的堆                                              //栈指针地址（设置堆栈指针就相当于开辟堆栈了，因为堆栈就是有堆栈指针的                                              //一片普通内存区域），即设置R14_irq，特别注意R14_irq和R14_svc是不一样                                              //的，只是同名，但是指向的物理地址是完全不同的。

 

msr cpsr_c,# 0xdf          //从普通中断模式返回到系统模式

 

bl init_led             //这个非常值得分析，首先这里使用了BL指令进行跳转，BL指令的特点就是，跳转                                            //的同时，会自动的将PC的值放到LR中，而且，如果后面跳转的是C函数的话，C函                                            //数中就不用设置返回命令了，而如果BL后面跟的是一个汇编子程序，那就需要程                                            //序员自己添加返回命令，这是为什么呢？如果用专业术语说，如果调用C函数，                                            //函数运行结束后，编译器会自动的将上面保存的LR中的内容减去4重新传递给                                              //PC(为什么减4下面分析)，也就实现了自动返回的功能，但是汇编函数不行，因                                           //为汇编的编译器没有这项功能，所以通俗的讲，为什么C语言是高级语言，除了语                                           //法高级人性化，配套的编译器也比较人性化，会帮程序员做一些通用的工作。而                                           //汇编语言就比较一根筋，所有的事儿，哪怕是最简单的事儿，都要程序员一条一                                           //条的把代码敲上去告诉它怎么干（这也是我为什么讨厌汇编的原因，比较懒，呵                                           //呵），至于调用汇编子程序怎么返回怎么做，分析在下面

bl init_irq            //分析同上

msr cpsr_c,# 0x5f       //开中断，即允许普通中断IRQ

 

ldr lr,=halt_loop        //这个也很有意思，在这里为什么不直接用 bl main代替这两条命令呢，因                                                  //为。。。。。想嘚瑟一下（玩笑了），主要是想学习另外一种常见常用的跳转方                                            //法。BL命令很好用，但是有缺点，就是跳转的范围，因为它只能跳转区区32MB，                                           //换算成ARM的命令，也就只有8M的地址（因为一条命令4个字节），也就                                                   //是-4MB~+4MB,所以范围有限，而嵌入式程序，尤其是有操作系统时，程序存放地                                          //址跨度比较大，所以呢，需要有一个长跳转指令，所以就引出了LDR命令，这个命                                          //令的跳转范围是4G，所以知道为什么LDR长用了吧，因为无论地址在哪，它都能跳                                          //到，跳转范围大是LDR命令的优点，但是它也有缺点，就是它负责跳转，不能保存                                          //PC，如果在跳转前不往LR中放返回地址，就会出现，跳到了子程序的位置，子程序                                          //执行完后，跳不回来了，所以如果使用ldr调用子程序，一定要在调用前给LR一个                                          //返回地址。

ldr pc,=main

 

halt_loop:

b halt_loop         //main函数的返回地址，或者说是返回操作，让CPU原地踏步

 

HandlerIRQ:                   

sub lr,lr,# 4         //这条指令用于计算中断处理完毕后的返回地址，在这里有个隐含的地方，即当发生中                                        //断时，处理器会自动的向LR寄存器中存放被中断指令的地址加4，或者也可以理解成，             

                         //存放的是PC的值，而PC的值是当前运行命令地址加8，虽然发生了中断，但是CPU仍然会                                      //运行完当前命令后才去处理中断，所以LR-4的值，正是被中断指令的下一条命令，当中                                      //断处理完毕以后，返回到被中断指令的下一条指令进行执行。

stmdb sp!,{r0-r12,lr}   //入栈指令，表示将R0~R12，以及LR寄存器的内容入栈，这个命令格式暂不分析，具体的可以参考                             //相关手册

ldr lr,=int_return      //这两条命令的分析跟上面跳转到main函数原理是一样的，可以使用一条命令

                            //bl EINT_Handle代替，因为这个程序本身并不大，不会超过4Kb

ldr pc,=EINT_Handle

int_return:

ldmia sp!,{r0-r12,pc}^   //出栈指令，跟上面的入栈指令相呼应，表示将sp对应的地址内容递增（因为ARM的堆栈式满递减                              //形式）的依次存放到r0~r12，以及pc中，而且这个很有意思，按照顺序，sp即r13肯定不包括在                              //内，所以到pc的时候，赋值的内容寄存器正好是LR，而LR已经在中断开头处理了，而且^表示将                             //spsr的值复制到cpsr中，至此完成了中断的返回