S3C2440—11.und异常

2023-11-01 105浏览
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1 未定义指令

先看一下ARM中指令的格式:

注意:这个表的*上面的对应的位是从高到低的,所以0Xdeadc0de 就是一条未定义指令(方便易懂)

2 中断向量表

未定义异常,**要产看中断向量表:

在板子上电之后,CPU从0地址开始执行,**执行复位Reset操作,而且触发异常之后会跳转至相应的地址去进入异常处理程序,所以我们要在0地址开始按照中断向量表编写相应的异常处理程序的指引,如下:

.text

.global _start

_start:

/* 异常向量表 */

bl reset /* 0X0 Reset 上电复位,从0地址开始执行程序,依次:关闭看门狗、配置时钟系统、初始化sdram、拷贝代码到sdram(重定位)、清除.bcc段、进入mian函数 */

ldr pc, =und_addr /* 0X4 Undefined instruction */

//bl do_swi /* 0X8 Software Interrupt */

//bl do_ap /* 0XC Abort(prefetch) */

//bl do_ad /* 0X10 Abort(data) */

//bl do_re /* 0X14 Reserved */

//bl do_irq /* 0X18 IRQ */

//bl do_fiq /* 0X1C FIQ */

3 设置一个未定义指令

人为引入一个未定义指令,如果遇到未定义的指令的时候,比如如下的指令0Xeeadc0de:(改正:将0Xdeadc0de改为0Xeeadc0de,因为0Xdeadc0de实际上是一条 条件执行语句,只有触发条件才会执行下面的代码)

CPU执行到这里就会取指令,发现这是一个未定义指令,就会自动触发und异常,CPU就会在中断向量表中找到und的处理程序地址映射,通过跳转指令去执行und的处理程序。

4 调用C函数

und的处理函数可以用C语言写好,在汇编中调用即可,不过要注意参数的传递:

C函数如示:

void Und_Process( unsigned int cpsr )

{

puts("nrEnter Und_Process!!!nrCPSR is:");//打印提示信息,进入und处理程序

printHex( cpsr );//输出CPSR寄存器的值,确认当前的模式

puts("nr");

}

und异常处理函数就是打印一些信息。

汇编中参数传递如下:

mrs r0, cpsr /* mrs读出寄存器的值,通过r0寄存器向下面的函数传参 */

==注意:==用C写的und处理函数,就要用到栈!!!虽然在汇编中我们设置过栈指针sp了(上电后处于管理模式,所以设置的是管理模式下的栈指针sp),但是对于异常模式,每个异常模式都有自己的栈指针!!!如下:

所以进入und处理程序后要先设置sp_und栈指针,为调用的C处理函数分配空间,随便指向一个没有用过的空间就可以了 比如

ldr sp, =0x34000000 /* 指向了64M SDRAM的*高地址 */

这样就可以调用C函数了!

5 UND异常处理程序

有了und异常处理函数,就可以在汇编中调用处理函数,但是汇编中的异常处理程序还有其他操作。

汇编中的und异常处理程序如下:

und_addr:

.word do_und

/* und异常处理,进入异常前,硬件完成的事情:将CPSR拷贝到SPSR,将被中断指令的地址存储在lr中 */

do_und:

ldr sp, =0x34000000 /* und的栈指针,指向64M 的SDRAM的*高地址,为C函数分配空间 */

stmdb sp!, {r0-r12,lr} /* 保存现场 */

mrs r0, cpsr /* mrs读出寄存器的值,通过r0寄存器向下面的函数传参 */

bl Und_Process

ldmia sp!, {r0-r12, pc}^ /* 恢复现场,注意:一定要加!来保存sp的改变 */

在触发und异常后,进入异常程序处理之前,硬件会进行一些操作:

1.将CPSR拷贝到SPSR中

2.CPSR中的M4-M0被自动设置为11011,进入und模式

3.将被中断指令的地址存储在lr寄存器中

4.程序跳到中断向量表0X4的地址(und)去执行中断异常处理程序

在异常处理程序中,要进行的操作是:

1.设置栈,通过sp_und来设置

2.保存现场,包括r0~r12寄存器、lr寄存器,保存lr也是必须的,因为lr中的是异常处理完之后的返回地址

3.调用C处理函数

4.恢复现场,利用ldmia sp!, {r0-r12,pc}^ 恢复各个寄存器的值,将lr寄存器的值赋值给pc寄存器(有待考证,ia是先 后 ),^顺便把SPSR中的值恢复到CPSR中

6 汇编源码

.text

.global _start

_start:

/* 异常向量表 */

bl reset /* 0X0 Reset 上电复位,从0地址开始执行程序,依次:关闭看门狗、配置时钟系统、初始化sdram、拷贝代码到sdram(重定位)、清除.bcc段、进入mian函数 */

ldr pc, =und_addr /* 0X4 Undefined instruction */

//bl do_swi /* 0X8 Software Interrupt */

//bl do_ap /* 0XC Abort(prefetch) */

//bl do_ad /* 0X10 Abort(data) */

//bl do_re /* 0X14 Reserved */

//bl do_irq /* 0X18 IRQ */

//bl do_fiq /* 0X1C FIQ */

und_addr:

.word do_und

/* und异常处理,进入异常前,硬件完成的事情:将CPSR拷贝到SPSR,将被中断指令的地址存储在lr中 */

do_und:

ldr sp, =0x34000000 /* und的栈指针,指向64M 的SDRAM的*高地址,为C函数分配空间 */

stmdb sp!, {r0-r12,lr} /* 保存现场 */

mrs r0, cpsr /* mrs读出寄存器的值,通过r0寄存器向下面的函数传参 */

bl Und_Process

ldmia sp!, {r0-r12, pc}^ /* 恢复现场,注意:一定要加!来保存sp的改变 */

.align 4

reset:

/* 关闭看门狗 */

ldr r0, =0x53000000

ldr r1, =0

str r1, [r0]

/* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */

/* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */

ldr r0, =0x4C000000

ldr r1, =0xFFFFFFFF

str r1, [r0]

/* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8 */

ldr r0, =0x4C000014

ldr r1, =0x5

str r1, [r0]

/* 设置CPU工作于异步模式 */

mrc p15,0,r0,c1,c0,0

orr r0,r0,#0xc0000000 //R1_nF:OR:R1_iA

mcr p15,0,r0,c1,c0,0

/* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0)

* m = MDIV+8 = 92+8=100

* p = PDIV+2 = 1+2 = 3

* s = SDIV = 1

* FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M

*/

ldr r0, =0x4C000004

ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)

str r1, [r0]

/* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定

* 然后CPU工作于新的频率FCLK

*/

/* 设置内存: sp 栈 */

/* 分辨是nor/nand启动

* 写0到0地址, 再读出来

* 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动

* 否则就是nor启动

*/

mov r1, #0

ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */

str r1, [r1] /* 0->[0] */

ldr r2, [r1] /* r2=[0] */

cmp r1, r2 /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */

ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */

moveq sp, #4096 /* nand启动 */

streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */

/* 代码重定位的时候,**初始化SDRAM,然后拷贝代码,然后清除.bss段(防止内存访问出错),*后执行main函数,main就在重定位的SDRAM中去执行 */

bl sdram_init

//bl sdram_init2 /* 用到有初始值的数组, 不是位置无关码 */

/* 重定位text, rodata, data段整个程序 */

bl copy2sdram

/* 清除BSS段 */

bl clean_bss

ldr pc, =UartInit

UartInit:

bl uart0_init

/* 引入und指令,触发und异常 */

und_test:

.word 0Xeeadc0de

//bl main /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */

ldr pc, =main /* **跳转, 跳到SDRAM */

halt:

b halt

7 注意点

lr与pc

发生异常时,当前被中断的地址会被硬件自动保存在 lr 寄存器中,可以对应表查看要存储在lr寄存器的地址的值:

可以查到,und异常发生时,lr寄存器的值是PC+4(ARM指令集)

保存现场

保存现场,也就是保存寄存器r0~r12都要保存(进入异常模式后,硬件会把CPSR保存到SPSR中)

所以在保存r0~r12的时候连lr寄存器也一起保存了:

stmdb sp!, { r0-r12, lr }

在恢复现场的时候进行相反的操作:

ldmia sp!, { r0-r12, pc }^ /* ia:先读后加 ^会把spsr的值恢复到cpsr中 */

中断向量表的跳转

跳转的时候使用 ldr pc, =do_und(防止因为重定位出错),下面bl Und_Process的C函数也就在SDRAM中了,就是重定位之后的运行地址。

实际上 ldr pc, =do_und是一个伪指令,是把do_und的值(也就是und异常处理程序首地址)存储在内存中,然后去读内存,再给pc赋值。这个内存经常是紧跟在汇编文件后面的,但是当汇编文件过大时(超过4K,在NAND启动的时候就不会读到4K地址外的值),就可能引起错误。

可以间接地将do_und的值放在汇编文件之中:

und_addr:

.word do_und

这样,在中断向量表中只需要:

ldr pc. = und_addr

如示:

程序执行顺序

程序的内存执行顺序就是:

1.0地址 b reset

2.0X4地址 ldr pc, =und_addr

3.接下来的内存空间就是是重定位的相关代码

4.ldr pc, =sdram跳转到重定位的代码中执行程序(所有代码全部复制到SDRAM 0X30000000)

5.在重定位后的代码中触发und,发生异常

6.发生异常后,CPU强制跳转到0X4的中断向量表中去执行!!!注意,这里又跳回重定位前的程序0X4处执行

7.还是在原程序中 找到ldr pc, =und_addr 跳转到重定位(SDRAM)的代码中执行中断异常程序

8.执行完中断异常程序后,返回现场继续执行

问题

只有在und之前加上 bl print1 才可以正常执行程序,为什么???

已经解决:

原因是那条未定义指令:0Xdeadc0de 这实际上是一条条件执行语句,就是因为 bl print1恰好符合条件才导致的必须加上 bl print1,把未定义指令改为0Xeeadc0de就可以了。

问题链接地址:https://mp.weixin.qq.com/s/lJ3hzWPVt1HcR9L2cK0LoA

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