ARM多种异常的处理

ARM中的流水线分为：取值，译码，执行，仿存，回写这五步，SWI（软中断）和UND中断都出现在译码阶段，而其他5种中断都发生在执行阶段。SWI和UND异常两种处理方法步骤都差不多，但是如果是异常出现在执行阶段要怎么样处理呢？

int main()

 10 { 

 11     //发生异常时会进入异常模式跳转到0000 0004地址处理异常事件   

 12     unsigned long source_addr=data_abort_init();

 13     //异常事件处理函数

 14     printf("swi_souce addr is %xn",source_addr);

 15     //将异常处理地址的值放到0x60000004

 16     memcopy(0x60000010,source_addr,0x1000);

 17     

 18     enable_mmu();

 19     //内存映射将0x00000004映射到0x6000000004    

 20     __asm__ __volatile__( 

 21         "mov r0, #1n"

 22         "ldr r1, [r0]n"

 23      );

 24     printf("welcome back! n"); 

 25 

 26 

 27 }

如果代码中的汇编语言执行的时候将会发生DATA Abrot异常，将会到0x0000010地址区执行处理代码其中，处理执行的时候发生异常和处理译码时候的异常都大同小异。但是需要注意的是：

 1 

  2 int (*printf)(char *, ...) = 0xc3e114d8;

  3 

  4 void init_ttb(unsigned long *addr);

  5 void enable_mmu(void);

  6 unsigned long data_abort_init();

  7 void memcopy(unsigned long* dest,unsigned long* source,int len);

  8 

  9 int main()

 10 {

 11     //发生OBORT异常时会进入异常模式跳转到0000 0010地址处理异常事件  

 12     unsigned long source_addr=data_abort_init();

 13     //异常事件处理函数

 14     printf("swi_souce addr is %xn",source_addr);

 15     //将异常处理地址的值放到0x600000010

 16     memcopy(0x60000010,source_addr,0x1000);

 17 

 18     enable_mmu();

 19     //内存映射将0x00000004映射到0x6000000004    

 20     __asm__ __volatile__(

 21         "mov r0, #1n"

 22         "ldr r1, [r0]n"

 23      );

 24     printf("welcome back! n");

 25 

 26 

 27 }

 28 

 29 void memcopy(unsigned long* dest,unsigned long* source,int len)

 30 {

 31     int i=0;;

 32     for(i=0;i 33         dest[i]=source[i];

 34 }

 35 

 36 unsigned long  data_abort_init()

 37 {

 38     unsigned long source;

 39     __asm__ __volatile__(

 40 

 41          "ldr %0, =voliate_startn"

 42          : "=r" (source)

 43      );

 44 

 45 

 46     return source;

 47 

 48 }

 49 

 50 __asm__(

 51 

 52 "voliate_start:n"

 53     //跳转要分三部:

 54     //1:将PC保存到新模式下的lr中；

 55     //2:将CPSR保存在SPSR中

 56     //3:初始化SP

 57     //前两步由硬件完成，而第三部需要手动完成

 58      "sub lr, lr, #4n"

 59      "mov sp, #0x66000000n"//初始化SP

 60      "stmfd sp!, {r0-r12, lr}n"//初始化sp，入栈保护寄存器 

 61     //打印一句话 

 62      "ldr r0, =data_stringn"

 63      "ldr r2, shown"

 64      "blx r2n"

 65     //跳回来分两部

 66     //1:将CPSR保存在SPSR中

 67     //2:将PC保存到新模式下的lr中；

 68      "mov sp, #0x66000000n"//

 69      "ldmea sp, {r0-r12, pc}^n"// 

 70 

 71     "show:n"

 72      ".word 0xc3e114d8n"

 73 

 74      "data_string:n"

 75      ".asciz "hello DATA_ABORT!\n" n"

 76 

 77         );

 78 

 79 void init_ttb(unsigned long *addr)

 80 {

 81     unsigned long va = 0;//定义虚拟地址

 82     unsigned long pa = 0;//定义物理地址

 83 

 84     //40000000-------80000000   ====  40000000------80000000

 85     for(va=0x40000000; va<=0x80000000; va+=0x100000){

 86         pa = va;

 87         addr[va >> 20] = pa | 2;

 88         //|2的目的是将0-2位置为10此时将是小页模式4K

 89     }

 90 

 91     //00000000-------10000000   ====  60000000------70000000

 92     for(va=0x00000000; va<=0x10000000; va+=0x100000){

 93         pa = va+0x60000000;

94         addr[va >> 20] = pa | 2;

 95     }

 96 

 97     //10000000-------14000000   ====  10000000------14000000

 98     for(va=0x10000000; va<=0x30000000; va+=0x100000){

 99         pa = va;

100         addr[va >> 20] = pa | 2;

101     }

102 

103     //30000000-------40000000   ====  50000000------60000000

104     for(va=0x30000000; va<0x40000000; va+=0x100000){

105         pa = va + 0x20000000;

106         addr[va >> 20] = pa | 2;

107     }

108 }

109 

110 void enable_mmu(void)

111 

112 {

113     unsigned long addr = 0x70000000;

114     init_ttb(addr);

115     //step:初始化页表

116 

117     unsigned long mmu = 1 | (1 << 1) | (1 << 8);

118     //将MMU的第0,1,8位置1

119     __asm__ __volatile__(

120         "mov r0, #3n"

121         "MCR p15, 0, r0, c3, c0, 0n"//manager

122         "MCR p15, 0, %0, c2, c0, 0n"//addr  

123         "MCR p15, 0, %1, c1, c0, 0n"// enable mmu

124         :

125         : "r" (addr), "r" (mmu)

126         : "r0"

127     );

128     printf("MMU is enable!n");

129 }

观察处理模块中58行有一句   "sub lr, lr, #4n"特别要注意这句的重要性，是因为当程序执行发生错误的时候，调用PC-->LR   CPSR-->SPSR   LR--->PC   SPSR--->CPSR。而回来的时候PC却跑到了下一条指令去了。

如果很难理解的话，不妨先记得除了UND和SWI模式，其他的异常模式都需要在处理前将PC的指令前移动一位好了。

接下来是处理多种异常了，因为在实际中，只出现一种异常的情况很少，一般都是几种异常同时出现，假如是出现的是UND和DATAABORT异常，寄存器先会到04地址去处理UND，但是问题来了，假如处理处理UND异常的指令很长（因为一般不止6个字节），这时候又遇到了ABORT异常当到10地址取处理ABORT异常的时候，取到的却不是想要的值。

为了解决这个问题，在处理的时候我们对应构建一张异常向量表，当到对应地址去寻找解决异常的时候，B到对应的解决方法里去！实现一个二级的跳转，这样，多种异常同时来我也不怕不怕啦！

  1 

  2 int (*printf)(char *, ...) = 0xc3e114d8;

  3 

  4 void init_ttb(unsigned long *addr);

  5 void enable_mmu(void);

  6 unsigned long data_abort_init();

  7 void memcopy(unsigned long* dest,unsigned long* source,int len);

  8 

  9 int main()

 10 {

 11     //发生异常时会进入异常模式跳转到0000 0004地址处理异常事件   

 12     unsigned long source_addr=data_abort_init();

 13     //异常事件处理函数

 14     printf("swi_souce addr is %xn",source_addr);

 15     //将异常处理地址的值放到0x60000004

 16     memcopy(0x60000000,source_addr,0x1000);

 17 

 18     enable_mmu();

 19     //内存映射将0x00000004映射到0x6000000004    

 20     __asm__ __volatile__(

 21         ".word 0x77777777n"

 22         "mov r0, #1n"

 23         "ldr r1, [r0]n"

 24      );

 25     printf("welcome back! n");

 26 

 27 

 28 }

 29 

 30 void memcopy(unsigned long* dest,unsigned long* source,int len)

 31 {

 32     int i=0;;

 33     for(i=0;i 34         dest[i]=source[i];

 35 }

 36 

 37 unsigned long  data_abort_init()

 38 {

 39     unsigned long source;

 40     __asm__ __volatile__(

 41          "ldr %0, =voliate_startn"

 42          : "=r" (source)

 43      );

 44 

 45 

 46     return source;

 47 

 48 }

 49 

 50 __asm__(

 51 

 52 "voliate_start:n"

 53     //跳转目录

 54     " b resetn"

 55     " b undefinedn"

 56     " b swin"

 57     " b pre_abtn"

 58     " b data_abtn"

 59     " .word 0n"//占位符号，一个位占4个字节

 60     " b irqn"

 61     " b fiqn"

 62 "n"

 63 

 64     //跳转要分三部:

 65     //1:将PC保存到新模式下的lr中；

 66     //2:将CPSR保存在SPSR中

 67     //3:初始化SP

 68     //前两步由硬件完成，而第三部需要手动完成

 69 "reset:n"

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