ARM中swi 軟中斷

2021-09-22 08:41:14 字數 2963 閱讀 2502

swi 是 arm 的軟體中斷指令,大概是 software interrupt 的意思 執行完swi指令後,cpu會做幾件事情:

將當前 cpsr 儲存到 spsr_svc 中

將cpu模式改為特權模式svc_mode, 即更改 cpsr 的低五位, cspr[4:0]=0b10011

切換到arm狀態, cspr[5]=0

禁止irq, cspr[7]=1

將 pc 置為 0x00000008, 即跳到中斷向量的地方開始執行

其於cpu的這種行為,我們需要考慮幾件事情:

如何實現呢?

首先考慮當前的環境和需求。

在我的這塊開發板上,sram的位址空間為 0x30000000 ~ 0x34000000 所以最開始要將測試程式放到 0x30000000 開始的地方。當程式從 0x30000000 位址跑 起來之後,我們再去設定中斷向量表,即在在**中去設定 0x00000000 ~ 0x0000001c 這塊位址空間的指令。

於是想到可以如下來實現:

- .global _start

- _start:

-     mov r8, #0

-     adr r9, vector_init_block

-     ldmia 

-     stmia 

- vector_init_block:

-     b    reset_addr

-     b    undefined_addr

-     b    swi_addr

-     b    prefetch_addr

-     b    abort_addr

-     b    notused_addr

-     b    irq_addr

-     b    fiq_addr

程式從 _start 開始執行,第一件事情即將 vector_init_block 開始的8條指令複製到 0x00000000 開始的地方,每條指令佔4位元組,共 8*4=32位元組。

假想現在程式從 0x30000000 開始執行,之後呼叫 swi 發生了軟體中斷,pc開始跳到 0x00000008 開始執行,這個位置的指令是 b swi_addr , 然後再跳到swi_addr去繼續 執行。

這裡有乙個問題,跳轉指令 b 只能在 32m 空間範圍內跳轉。 而 swi_addr 肯定是在 0x30000000 之後的,所以這裡會跳轉失敗。

要想在32位(4g)位址空間實現跳轉,可以使用 ldr 指令。 於是可以如下實現

- .global _start

- _start:

-     mov r8, #0

-     adr r9, vector_init_block

-     ldmia 

-     stmia 

-     ldmia 

-     stmia 

- vector_init_block:

-     ldr pc, reset_addr

-     ldr pc, undefined_addr

-     ldr pc, swi_addr

-     ldr pc, prefetch_addr

-     ldr pc, abort_addr

-     ldr pc, notused_addr

-     ldr pc, irq_addr

-     ldr pc, fiq_addr

- reset_addr:     .word reset_handler

- undefined_addr: .word undefined_handler

- swi_addr:     .word swi_handler

- prefetch_addr:     .word prefetch_handler

- abort_addr:     .word abort_handler

- notused_addr:    .word 0

- irq_addr:     .word irq_handler

- fiq_addr:     .word fiq_handler

ldr 指令是將某個位址裡的值讀到暫存器中,而緊接著我們將幾個中斷處理函式 的位址放到記憶體中供 ldr 讀取。

reset_addr .word reset_handler 就是很典型的指標用法, 將處理函式 reset_handler 的位址放到記憶體中存起來。

與上面不同的時,這裡 _start 中不僅複製了指令,而且複製了後面的『指標』

swi處理通常分為兩級:

彙編實現,儲存現場,計算swi中的24位立即數

可以用c實現,具體實現swi各個功能

細分如下:

儲存環境,將要用到的暫存器和返回位址儲存到棧中,供退出時恢復

計算中斷號,swi指令中包括乙個24位的立即數,用於指定特定功能

進入swi處理程式。這部分可以用c實現

中斷返回,恢復暫存器

- swi_handler:

-     stmfd     

-     ldr    r0, [lr, #-4]

-     bic    r0, r0, #0xff000000

-     bl    c_swi_handler

-     ldmfd     ^

看到 swi 是怎麼返回的了麼! ldmfd sp!, ^ ^ 表示恢復 spsr_svc -> cpsr

- void c_swi_handler(unsigned int nr)

- - static inline void swi(void)

-

swi 帶的引數 0x1 即為中斷號

講了這麼多,swi倒底可以用來做什麼呢? 通過上面的測試,對swi執行流程有了乙個大概的了解。之後第一映像就是swi可以用來實 現系統呼叫。 如同在x86下linux中使用的 

int 0x80

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