ARM-中断状态，中断响应流程（四大步三小步）

中断

中断

1） 硬中断
在处理器中，中断是一个过程。即CPU在正常执行程序的过程中，遇到外部或内部的紧急事件需要处理，暂时中断(中止)当前程序的执行，而转去完成事件服务程序，待事件完毕后，再返回到暂停处(断点)继续执行原来的程序。事件服务程序又称中断处理程序或中断服务程序。严格意义上来说，上面的描述是针对硬件中断而言的。
2） 软中断
用软件方法引起的中断，即事先在程序中安排特殊的指令，CPU执行到该类指令的时候，会跳转去执行相应的一段预先安排好的程序，待程序执行完，再返回原来程序处。这种通过软件方法实现的中断叫软中断。

3） 软、硬中断和信号的区别

• 硬中断的出现过程是不可预测的，是随机的；而软中断是预先安排好的指令中断方式。
• “硬中断是外部设备对CPU的中断”，“软中断通常是硬中断服务程序对内核的中断”，“信号则是由内核（或其他进程）对某个进程的中断”。

中断源

把引起中断的原因，或者能够发出中断请求信号的来源统称为中断源。

中断/异常优先级

ARM处理器五种模式对应的7种异常源优先级顺序(从高到低)：

1 复位异常(reset)
2 数据异常(Data Abord)
3 快速中断异常(FIQ)
4 外部中断异常(IRQ)
5 预取异常(prefetch Abord)
6 软中断异常(SWI)
7 未定义指令异常(Undefined)

异常和中断的区别

异常主要是从处理器被动接受异常的角度来考虑；中断带有主动请求处理器处理中断的意味。
共同点：都是打断当前程序执行，进入特定的程序处理事件的一种机制。

中断的状态

• 挂起态：中断已发生，但是中断没有被处理执行
• 激活态：中断发生，正在执行对应的中断处理函数，但是还没有执行结束
• 未激活态：中断没有发生。

ARM-7种异常类型

1） 复位异常(reset)
两种情况引起异常：系统上电/系统复位
复位异常中断处理程序完成的功能：

• 设置异常向量表
• 初始化栈和寄存器
• 初始化MMU，Cache
• 初始化关键的I/O设备
• 使能中断
• 切换到SVC模式
• 初始化C程序中的变量，跳转到相应程序的执行

2）数据异常(Data Abord)
存储器访问指令load/store访问外部数据时，出现地址不存在或不允许访问等时产生：取数据中止异常
3）快速中断异常(FIQ)
4）外部中断异常(IRQ)
5）预取异常(prefetch Abord)
取一条被标记无效的指令时：取指令中止异常
6）软中断异常(SWI)
软中断发生，系统进入SVC模式，跳转到处理程序
7）未定义指令异常(Undefined)
：未定义指令的异常，指令取出后通过译码器后未定义指令导致译码出错

ARM-异常中断的响应流程(四大步三小步)

注意：

• User和System模式是不可通过异常进入的两种模式，即要进入这两种模式，必须要编程设置CPSR的模式状态。
• ARM处理器中cortex-A不支持中断嵌套，因为ARM处理器的处理中断处理速度较快；
• cortex-M系列支持中断嵌套，eg：stm32。

ARM异常处理：处理器对特定的异常事件进行的处理流程（CPU指导硬件自动完成：四大步三小步）。

一、保存现场(四大步)：
1）保存CPSR到SPSR_mode
2）适当设置 CPSR 对应功能位（三小步）：

• 1、切换处理器进入ARM状态：T[5]
• 2、根据需要，禁止中断位：F[6] / I[7]
• 3、根据异常切换到对应的异常模式：M[4:0]

3）保存返回地址：把当前 PC 保存到 lr_mode
4）设置PC = 存放跳转到对应的异常向量表的固定首地址。

二、恢复现场（必须手动恢复）：
1）恢复 SPSR_mode 到 CPSR
2）恢复 lr_mode 到 PC
3）恢复普通寄存器：R0-R7，操作sp将栈中将数据恢复。

软中断 汇编测试代码

.text
.globl _start

_start:
	b reset
	b undefined_instruction
	b software_interrupt
	b prefetch_abord
	b data_abord
	b reserved
	b irq
	b fiq
	
reset:
	@初始化SVC下的栈内存空间
	ldr sp, =0x40000100
	
	@切换到User模式下0xD3：SVC；0xD0：User
	msr CPSR, #0xD0
	
	@初始化User下的栈内存空间
	ldr sp, =0x40000200
	
	@执行用户代码
	mov r0, #0x1
	mov r1, #0x2
	
	@swi软中断:swi <软中断号，取值范围：0-(2^24-1)>
	swi 2
	
	@执行用户代码:r2 = 1+2 = 3
	add r2, r0,r1
	
undefined_instruction:
	
software_interrupt:
	@保存现场
	stmfd sp!,{r0-r1, lr}
	
	@执行用户代码
	mov r0, #0x5
	mov r1, #0x6
	add r3, r0,r1
	
	@恢复现场:{r0-r1,pc}将lr恢复给pc，"^"是表示将SPSR恢复到CPSR
	ldmfd sp!, {r0-r1,pc}^
	
prefetch_abord:
	
data_abord:
	
reserved:
	
irq:
	
fiq:
	
loop:
	b loop
	
.end