昨天的文章，我们谈了ARM处理器的七种运行模式，分别是：用户模式User（usr），系统模式System（sys），快速中断模式(fiq)，管理模式Supervisor（svc），外部中断模式（irq），数据访问中止模式Abort（abt），未定义指令中止模式Undfined(und)。

今天我们来谈谈ARM处理器所支持的七种异常处理。

ARM处理器的异常

当程序在正常执行过程中，出现暂时停止时，我们称之为发生了异常。比如说，在程序执行过程中，接到一个外部的中断申请。

处理器在接到中断申请之后，一般要经过下面的步骤：

1. 保留当前处理器状态；
2. 处理中断；
3. 返回中断前状态，继续执行中断前程序。

当有多个中断同时申请时，处理器将按照优先级，顺次进行处理。

需要指出的是，异常并不完全等同与中断，中断只是ARM所支持异常类型的一种。

ARM所支持的异常类型

ARM体系处理器支持的异常处理有7种，下表列出了ARM体系处理器支持的异常及各异常的含义。

• 复位

在复位电平有效时，就会产生复位异常，程序跳转到复位处理程序处执行。复位向量地址是0x00000000开始连续四个字节。复位异常通常用在：系统加电时，系统复位时，跳转到复位向量地址。

• 未定义指令

当遇到不能处理的指令时，产生未定义指令异常。向量地址为：0x00000004开始连续四个字节。

• 软件中断

执行SWI指令产生，用于用户模式下的程序调用特权操作指令。在实时操作系统（RTOS）中可以通过该机制实现系统功能调用。向量地址为：0x00000008开始连续四个字节。

• 指令预取中止

处理器预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，产生此类异常。向量地址为：0x0000000C开始连续四个字节。

• 数据中止

处理器数据访问指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问时，产生数据中止异常。向量地址为：0x00000010开始连续四个字节。

• IRQ

外部中断请求有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。向量地址为：0x00000018开始连续四个字节。

• FIQ

快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常。向量地址为：0x0000001C开始连续四个字节。

ARM处理器对异常的响应过程

如果一个异常出现，复位异常会立即中止当前指令执行，除此之外的其他异常，处理器会尽可能完成当前指令，然后再去处理异常。对异常的响应一般分为以下几步：

1. 保存下一条指令的地址（PC）到相应连接寄存器LR_mode中，当处理完异常返回时，从异常发生前的地址处，重新开始执行。
2. 将CPSR的内容复制到，将要执行的异常模式对应的SPSR_<mode>中。
3. 设置当前状态寄存器CPSR的相关位。
4. 强制PC从相关的异常向量地址，取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。

ARM处理器从异常处理中返回过程

在处理完异常之后，恢复用户任务的正常执行，即从异常处理中返回。ARM处理器从异常中返回，一般分为以下几步：

1. 从处理程序的保护堆栈中，恢复异常处理中用过的用户寄存器。
2. 将相应SPSR_<mode>内容复制回CPSR中，以恢复异常出现前的程序状态。若在进入异常处理时设置了中断控制位，要在此时清除。
3. 将连接寄存器LR_<mode>的值减去相应的偏移量后送到PC中。

小结

今天我们谈了ARM处理器的七种异常情况，并介绍了对异常的响应过程，和返回过程。深入了解今天的内容，是使用ARM处理器实现嵌入式系统编程的前提。

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