ARM920T_内核 und与svc异常模式分析

一、undefined异常模式

0. 当执行未定义指令时进入und模式，进入过程：

CPU跳至0x4地址执行代码，自动保存CPSR寄存器值至SPSR寄存器，我们要做的就是在0x4处跳转到另一段代码，用这段代码完成现场保护，以及异常处理，最后退出异常。此处使用NOR启动，并且在0x0处执行reset时已经将NOR中的所有代码重定位至SDRAM中，所以跳转时不能用相对跳转（b和bl），必须使用绝对地址跳转，这样CPU将到SDRAM（0x30000000）中执行代码。

ldr pc, =und /*vector 4*/

    und:

/*设置专属sp_und*/

ldr sp,=0x34000000

/*保护现场*/

stmdb sp!, {r0-r12,lr}

/*异常处理*/

bl print2

mrs r0,cpsr

ldr r1,=und_string

bl printException

/*恢复现场*/

ldmia sp!, {r0-r12,pc}^

und_string:

.string "und exception!"

.align(4)

1. 因为und模式有自己的专属sp_und所以第一步设置sp地址

2. CPSR寄存器已经有硬件自动保存，此处只需要保存r0-r12和lr寄存器（lr保存执行未定义指令时的下一条指令的地址），此处我加了打印调试信息的print函数，调试关键点：调试函数不能在进入异常后放在保护现场的代码之前，否则异常的现场被改变，之后程序必然跑飞。

3. 异常处理部分分别用r0和r1传出cpsr的值和字符串"und exception!"的地址，用printException函数打印出。

4. 最后恢复现场，当{  }中有pc时，加^会自动将SPSR的值恢复至CPSR。

5. 未定义指令部分：

ldr pc,=uart

uart:

bl uart0_init

bl print1

und_code:

.word 0xdeadc0de

6. uart是为了初始化串口，以便打印调试信息，und_code是未定义指令，此处有bug，注释掉bl  print1时不能发生未定义异常，未debug

输出结果：

cpsr值得M4-M0为11011同下图的数据手册中的值一致

2018.12.3补充，print1处的bug是因为print1改变了cpsr的值使0xdeadc0de成为不可执行指令，debug方法，去掉print1，未定义指令改为0xeeadc0de.

二、svc异常模式

0. 异常的进入与处理与und异常几乎一样，注意点为：

/* 复位之后, cpu处于svc模式

* 现在, 切换到usr模式

*/

mrs r0, cpsr      /* 读出cpsr */

bic r0, r0, #0xf  /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */

orr r0, r0, #0x10

msr cpsr, r0

/* 设置 sp_usr */

ldr sp, =0x33f00000

1. 执行swi 0x***  指令，内核从用户模式切换至svc模式，CPU跳至0x4地址执行代码，之后同und异常流程一样。

ldr pc, =swi /*vector 8*/

swi:

/*设置专属sp_svc*/

ldr sp,=0x33e00000

/*保护现场*/

stmdb sp!, {r0-r12,lr}

/*异常处理*/

mov r4,lr

bl print4

mrs r0,cpsr

ldr r1,=swi_string

bl printException

sub r0, r4, #4

bl printSWIVal

/*恢复现场*/

ldmia sp!, {r0-r12,pc}^

swi_string:

.string "swi exception!"

.align (4)

2. lr 保存了执行的swi 0x***  指令的下一条指令的地址，将lr-4即可得到swi指令的地址，printSWIVal打印了该处的值。

在将 lr 的值取出至r0前不能做其他操作，例如输出调试信息，否则 之前 lr 的值将被改变

3.输出结果：

cpsr的M4-M0为10011与数据手册一致

SWI val也与进入时的指令相同