經(jīng)典ARM微處理器包括7種異常：

1、 復(fù)位異常

2、 未定義指令異常

3、 軟件中斷異常

4、 預(yù)取指令異常

5、 數(shù)據(jù)異常

6、 IRQ（中斷）

7、 FIQ（快速中斷）

異常，單片機(jī)為中斷，籠統(tǒng)來(lái)講可以把異常類似的看作中斷，本質(zhì)上兩者還是有區(qū)別的。異常/中斷是硬件和軟件進(jìn)行異步工作的一種方式。

經(jīng)典ARM微處理器發(fā)生異常時(shí)，ARM微處理器會(huì)自動(dòng)調(diào)用預(yù)先寫(xiě)好的異常處理程序。為了讓ARM核能自動(dòng)的調(diào)用異常處理程序，必須規(guī)定一個(gè)位置，存放異常處理程序入口。ARM微處理器設(shè)計(jì)者把7種異常的入口放到一起，稱為異常向量表，每種異常在異常向量表種占4個(gè)字節(jié)。如下圖所示：

圖：ARM異常向量表

異常向量表占32個(gè)字節(jié)，其中有一個(gè)預(yù)留的（0x14），ARM異常向量表地址默認(rèn)在地址0，有些處理器可以設(shè)置為0xFFFF0000地址處，具體要看CPU手冊(cè)。由于每個(gè)異常入口在向量表中只有4個(gè)字節(jié)，所以在異常向量表中每種異常都只放一條ARM跳轉(zhuǎn)指令（發(fā)生異常后，處理器自動(dòng)切換到ARM狀體），跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的異常處理程序處繼續(xù)執(zhí)行。

當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，硬件自動(dòng)做如下動(dòng)作：

圖：ARM異常發(fā)生時(shí)硬件做哪些工作

看到這里我們回想一個(gè)問(wèn)題：

1、 為什么ARM微處理器用戶和系統(tǒng)模式?jīng)]有SPSR寄存器，而其他5種異常模式卻有SPSR寄存器？

異常發(fā)生后，ARM微處理器會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到ARM狀體，并且自動(dòng)切換到異常對(duì)應(yīng)的模式運(yùn)行。這就需要修改CPSR寄存器（T位，Mode位），我們都知道，當(dāng)異常處理程序執(zhí)行完畢后我們需要恢復(fù)“現(xiàn)場(chǎng)”，即將相關(guān)寄存器恢復(fù)到異常發(fā)生前的值，以保證之前的代碼依然能夠正確執(zhí)行。同樣，CPSR也需要恢復(fù)到異常發(fā)生前的值，所以硬件在修改CPSR之前需要先保存其值，ARM就為每種異常模式設(shè)計(jì)了一個(gè)SPSR寄存器，用于異常發(fā)生時(shí)保存CPSR寄存器的值，保證異常處理完畢能恢復(fù)其值。

同理，用戶和系統(tǒng)模式只能通過(guò)指令主動(dòng)切換到該模式，不會(huì)由硬件通過(guò)異常自動(dòng)進(jìn)入，也就不需要硬件備份CPSR寄存器的值，所以沒(méi)必要設(shè)計(jì)一個(gè)SPSR寄存器。

2、為什么每種異常模式都有一個(gè)物理上獨(dú)立的R14/LR寄存器？

異常發(fā)生后，ARM微處理器會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到異常入口（向量）處執(zhí)行代碼，當(dāng)異常處理完畢，需要返回到之前發(fā)生異常的地方繼續(xù)執(zhí)行代碼，如何知道之前在哪個(gè)地址執(zhí)行代碼呢？

異常發(fā)生時(shí)，在跳轉(zhuǎn)到異常入口前，需要保存PC寄存器的值，PC是取指的地址，也就間接的代表著執(zhí)行位置，為了在硬件修改PC前保存PC，所以設(shè)計(jì)者為每種異常模式設(shè)計(jì)了一個(gè)物理上獨(dú)立的R14/LR寄存器，用于保存返回地址。

異常返回：

異常發(fā)生時(shí)，ARM微處理器會(huì)自動(dòng)做些保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的工作，但是返回時(shí)完全靠軟件來(lái)處理。

ARM異常處理完畢，軟件需要做：

1、 恢復(fù)CPSR寄存器的值

2、 根據(jù)R14/LR寄存器恢復(fù)PC的值

異常向量表能放哪些指令？

圖：異常向量表中可以放哪些ARM指令

如上圖，異常向量表中通常存放一條ARM跳轉(zhuǎn)指令。放不同的指令，有不同的限制。比如使用mov指令，異常程序地址必須以8位圖立即數(shù)的形式給出，這樣異常處理程序地址必須固定；使用B指令只能相對(duì)跳轉(zhuǎn)32M Bytes的范圍內(nèi)；使用LDR加載指令時(shí)，其偏移量只能使用立即數(shù)的形式，加載范圍是4K字節(jié)。放那種指令需要根據(jù)自己系統(tǒng)需要。

異常發(fā)生后到異常處理程序返回的大致流程：

圖：ARM異常處理流程示例

異常優(yōu)先級(jí)：

圖：ARM異常優(yōu)先級(jí)

ARM中斷：

ARM有兩種中斷，FIQ快速中斷，IRQ中斷，FIQ優(yōu)先級(jí)高于IRQ。ARM微處理器有兩個(gè)中斷觸發(fā)腳，對(duì)應(yīng)的腳上是低電平時(shí)，觸發(fā)相應(yīng)的中斷，如果ARM核沒(méi)有關(guān)閉該中斷，則處理器響應(yīng)該中斷，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷處理程序。

圖：ARM中斷框圖

FIQ vs IRQ：

圖:FIQ vs IRQ

ARM異常處理程序返回指令：

圖：ARM異常返回指令參考

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ARM的异常处理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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