【ARM裸板】未定义指令异常分析及示例

1.未定义指令异常示例

根据5.1可知，执行异常处理函数之前，硬件会处理的事情：

 1.lr_und保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址

 2.SPSR_und保存被中断模式CPSR

 3.CPSR的[M4:M0]=[11011],进入到und模式

 4.跳到0x04的模式执行程序，即跳到b do_und这一指令

/*====================================异常向量表===========================================*/

_start:

b reset   //vector 0: reset(0地址对应reset)

  ldr pc, =und_addr //绝对跳转，跳转至sdram中，vector 4: und  (发生未定义指令异常，则进入“处理未定义异常函数”)

und_addr:

.word do_und //存放地址,确保这一地址存放在内存的前4K中

 /*=================================处理未定义异常=========================================*/

 do_und:

/*执行到这里之前：

*1.lr_und保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址

*2.SPSR_und保存被中断模式CPSR

*3.CPSR的[M4:M0]=[11011],进入到und模式

*4.跳到0x04的模式执行程序，即跳到`b do_und`这一指令

*/

    /* sp_und 设置栈，因为后面函数需要栈 */

    ldr sp, =0x34000000

    /* 保存现场 */

    /* lr是异常处理完后的返回地址，也需要保存 */

    stmdb sp!, {r0-r12,lr} //在und异常处理函数总有可能需要用到r0~r12，因此先保存下来

    /* 处理und异常 */

    mrs r0,cpsr //把cpsr的值放入r0

    ldr r1, =und_string

    bl printException

    /* 恢复现场 */

    ldmia sp,{r0-r12,pc}^ //将lr的值赋给pc ,`^`会把spsr的值恢复到cpsr中

und_string:

.string "undefined instruction exception"

.align 4  //确保4字节对齐

1.1 在汇编中加入string

官方文档

.string "str" Copy the characters in str to the object file. You may specify more than one string to copy, separated by commas. Unless otherwise specified for a particular machine, the assembler marks the end of each string with a 0 byte. You can use any of the escape sequences described in section Strings.

在字符串后最好加一句·.align 4 ，确保后续的程序4字节对齐

und_string:

.string "undefined instruction exception"

.align 4  //确保4字节对齐

1.2 MRS & MSR

ARM中有两条指令用于在状态寄存器和通用寄存器之间传送数据

MRS: 状态寄存器到通用寄存器的传送指令

mrs r0,cpsr //将CPSR的值读出放在r0

MSR: 通用寄存器到状态寄存器的传送指令

msr cpsr, r0 //将r0的值写入CPSR

1.3 设置und的栈

由于后面需要保存寄存器数数据、以及发生函数调用并且需要传递参数，需要用到栈，因此需要先设置栈（随便指向一块未使用的内存）

    /* sp_und 设置栈，因为后面函数需要栈 */

    ldr sp, =0x34000000

1.4 保存现场

根据未定义指令异常寄存器资源，在und异常处理函数总有可能需要用到r0~r12，因此先保存下来（保存在栈中）

以及lr寄存器，后面还需要返回

stmdb sp!, {r0-r12,lr}

1.5 处理异常

打印提示发生未定义异常，并打印CPSR的值

mrs r0,cpsr //把cpsr的值放入r0

1.6 恢复现场

依次恢复r0~r12的值，恢复cpsr的值，并把lr的值赋给PC，

ldmia sp,{r0-r12,pc}^ //`^`会把spsr的值恢复到cpsr中

1.7 验证

CPSR = 0x600000db

确实满足CPSR的 [M4:M0] = 11011，为未定义指令异常

2.程序执行过程