經典ARM微處理器包括7種異常：

1、 復位異常

2、 未定義指令異常

3、 軟件中斷異常

4、 預取指令異常

5、 數據異常

6、 IRQ（中斷）

7、 FIQ（快速中斷）

異常，單片機為中斷，籠統來講可以把異常類似的看作中斷，本質上兩者還是有區別的。異常/中斷是硬件和軟件進行異步工作的一種方式。

經典ARM微處理器發生異常時，ARM微處理器會自動調用預先寫好的異常處理程序。為了讓ARM核能自動的調用異常處理程序，必須規定一個位置，存放異常處理程序入口。ARM微處理器設計者把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個字節。如下圖所示：

圖：ARM異常向量表

異常向量表占32個字節，其中有一個預留的（0x14），ARM異常向量表地址默認在地址0，有些處理器可以設置為0xFFFF0000地址處，具體要看CPU手冊。由于每個異常入口在向量表中只有4個字節，所以在異常向量表中每種異常都只放一條ARM跳轉指令（發生異常后，處理器自動切換到ARM狀體），跳轉到對應的異常處理程序處繼續執行。

當異常發生時，硬件自動做如下動作：

圖：ARM異常發生時硬件做哪些工作

看到這里我們回想一個問題：

1、 為什么ARM微處理器用戶和系統模式沒有SPSR寄存器，而其他5種異常模式卻有SPSR寄存器？

異常發生后，ARM微處理器會自動進入到ARM狀體，并且自動切換到異常對應的模式運行。這就需要修改CPSR寄存器（T位，Mode位），我們都知道，當異常處理程序執行完畢后我們需要恢復“現場”，即將相關寄存器恢復到異常發生前的值，以保證之前的代碼依然能夠正確執行。同樣，CPSR也需要恢復到異常發生前的值，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計了一個SPSR寄存器，用于異常發生時保存CPSR寄存器的值，保證異常處理完畢能恢復其值。

同理，用戶和系統模式只能通過指令主動切換到該模式，不會由硬件通過異常自動進入，也就不需要硬件備份CPSR寄存器的值，所以沒必要設計一個SPSR寄存器。

2、為什么每種異常模式都有一個物理上獨立的R14/LR寄存器？

異常發生后，ARM微處理器會自動跳轉到異常入口（向量）處執行代碼，當異常處理完畢，需要返回到之前發生異常的地方繼續執行代碼，如何知道之前在哪個地址執行代碼呢？

異常發生時，在跳轉到異常入口前，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行位置，為了在硬件修改PC前保存PC，所以設計者為每種異常模式設計了一個物理上獨立的R14/LR寄存器，用于保存返回地址。

異常返回：

異常發生時，ARM微處理器會自動做些保護現場的工作，但是返回時完全靠軟件來處理。

ARM異常處理完畢，軟件需要做：

1、 恢復CPSR寄存器的值

2、 根據R14/LR寄存器恢復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指令只能相對跳轉32M Bytes的范圍內；使用LDR加載指令時，其偏移量只能使用立即數的形式，加載范圍是4K字節。放那種指令需要根據自己系統需要。

異常發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

異常優先級：

圖：ARM異常優先級

ARM中斷：

ARM有兩種中斷，FIQ快速中斷，IRQ中斷，FIQ優先級高于IRQ。ARM微處理器有兩個中斷觸發腳，對應的腳上是低電平時，觸發相應的中斷，如果ARM核沒有關閉該中斷，則處理器響應該中斷，執行對應的中斷處理程序。

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

以上是生活随笔為你收集整理的ARM的异常处理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。