干货 | 关于armv7m异常复位的经验分享

一、 概述

复位异常是一种特殊的异常，这里简单介绍复位情况。（这里主要参考 armv7m）。

二、过程

对于复位，这里仅指 Armv7m 里面会出现的操作。

        复位是一个特殊的异常，其进入过程与其他的异常有非常大的区别。例如进入、退出的时候都不会压栈、入栈等等。一旦断言，那么就会放弃当前的执行状态且不保存。

首先，复位会将当前模式改为 Thread 模式，这个与其他异常进入是要变为 Handler 模式不一样。

然后，开始将大量的寄存器进行初始化，如下：

（1）优先级提升寄存器初始化

① PRIMASK[0]=0;

② BASEPRI[7:0]=0x00; 

（2）特殊寄存器初始化

① CONTROL=0;

CONTROL 定义如下：

位数	说明	定义
Bit0 nPRIV	Thread 模式的执行权限	0：特权模式
		1：非特权模式
Bit1 SPSEL	定义栈顶指针寄存器使用哪个	0：使用 SP_main
		1；在 Thread 模式使用 SP_Process，Handler 模式不使用该值
Bit2 FPCA	这个需要带 FP 扩展，定义 FP 扩展是否使能	0：FP 扩展不激活
		1：FP 扩展激活

软件必须使用ISB屏障指令来确保对控制寄存器的写入在执行下一条指令之前生效。

如果当前的内核实现了 FP 扩展，还需要对下列寄存器实现初始化②~⑦：

② CPACR.CP10 和 CPACR.CP11 赋值为0

CPACR 是指定协处理器访问权限，如下：

位数

31~24

23~22

21~20

19~16

15~14

13~12

11~10

9~8

7~6

5~4

3~2

1~0

定义

Reserved

CP11

CP10

Reserved

CP7

CP6

CP5

CP4

CP3

CP2

CP1

CP0

这里面 CP8~CP15 都是被 ARM 使用，但 CP10 和 CP11 是用于 浮点协处理器的，我们可以进行配置。

值定义如下：

值	说明
0b00	拒绝访问。任何尝试访问都会产生NOCP UsageFault
0b01	仅限特权访问。无权限访问产生NOCP UsageFault
0b10	Reserved
0b11	Full 访问

③ FPDSCR 除了 Reserved 之外全设置为0

FPDSCR 是 保存处理器在创建新的浮点上下文时分配给FPSCR的浮点状态控制数据的默认值，只有特权权限才能访问

位数	31~27	26	25	24	23~22	21~0
定义	Reserved	AHP	DN	FZ	RMode	Reserved

④ FPCCR 的 ASPEN 和 LSPEN 重置为 1， LSPACT 置为0

FPCCR 是 FPU 上下文的控制寄存器，只有特权权限才可访问

⑤ FPCAR 设置为 UNKOWN

FPCAR保存在异常堆栈帧上分配的未填充的浮点寄存器空间的位置。FPCAR指向为S0保留的堆栈位置。只有特权权限才能访问

位数	31~3	2~0
定义	ADDRESS	Reserved

⑥ 这里写的是 FPFSR 设置为 UNKOWN，但目前找不到该寄存器的定义，或许指的是 FPSCR?

⑦ 将浮点数据寄存器 S[] 寄存器全赋值为 0

（3）将所有激活的异常状态重置为0

（4）将 SCS 中具有体系结构定义的重置值的所有寄存器恢复为这些值

（5）清除处理器的全局独占监视记录

（6）清除处理器事件寄存器

（7）将通用寄存器设置为 UNKOWN:’00’，向量表基地址设置为 0

（8）将主栈顶指针寄存器赋值为向量表指定值，LR 设置为 0xFFFFFFFF

（9）将 APSR 设置为 UNKOWN， IPSR 和 EPSR 除了 EPSR.T 设置为 复位异常入口地址bit0 值之外，其他全置为0。然后 PC 值指向复位异常入口地址。

三、复位管理

除了上下电复位之外，还有 Local 复位。Local 复位进复位一部分 debug 逻辑

AIRCR 提供了两种系统复位：

• SYSRESETREQ 请求外部系统资源复位，这将造成 Locak 复位，这个是不保证立即同步复位
• VECTRESET 造成 Local 复位，这是一个调试特性

AIRCR 还提供了一种机制复位所有异常活动状态，即将 VECTCLRACTIVE 置1，但这个不影响任何异常的挂起状态

四、参考文档

ARM:《DDI0403E_d_armv7m_arm.pdf》

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