[ARM 汇编]进阶篇—异常处理与中断—2.4.2 ARM处理器的异常向量表

2023-06-17 23:31 由博客0214 发表于 #后端开发

异常向量表简介

在ARM架构中，异常向量表是一组固定位置的内存地址，它们包含了处理器在遇到异常时需要跳转到的处理程序的入口地址。每个异常类型都有一个对应的向量地址。当异常发生时，处理器会自动跳转到对应的向量地址，并开始执行异常处理程序。

异常向量表的位置

ARM处理器的异常向量表位于内存的低地址空间。具体地址如下：

异常类型	向量地址
复位（Reset）	0x00000000
未定义指令（Undefined Instruction）	0x00000004
软件中断（SWI）	0x00000008
预取指令异常（Prefetch Abort）	0x0000000C
数据异常（Data Abort）	0x00000010
保留（Reserved）	0x00000014
外部中断（IRQ）	0x00000018
快速外部中断（FIQ）	0x0000001C

异常向量表的初始化

在ARM汇编开发中，我们需要在程序开始时初始化异常向量表。初始化过程包括将每个向量地址设置为对应的异常处理程序的入口地址。这通常通过将异常处理程序的地址存储在向量表中的相应位置来完成。

以下是一个初始化异常向量表的示例代码：

AREA Vectors, CODE, READONLY
    ; 复位向量
    LDR PC, Reset_Addr
    ; 未定义指令向量
    LDR PC, Undefined_Addr
    ; 软件中断向量
    LDR PC, SWI_Addr
    ; 预取指令异常向量
    LDR PC, Prefetch_Abort_Addr
    ; 数据异常向量
    LDR PC, Data_Abort_Addr
    ; 保留向量
    NOP
    ; 外部中断向量
    LDR PC, IRQ_Addr
    ; 快速外部中断向量
    LDR PC, FIQ_Addr

    ; 异常处理程序地址
    Reset_Addr          DCD _start
    Undefined_Addr      DCD Undefined_Handler
    SWI_Addr            DCD SWI_Handler
    Prefetch_Abort_Addr DCD Prefetch_Abort_Handler
    Data_Abort_Addr     DCD Data_Abort_Handler
    IRQ_Addr            DCD IRQ_Handler
    FIQ_Addr            DCD FIQ_Handler

在这个示例中，我们首先使用AREA指令定义一个名为Vectors的代码段。接下来，我们将每个异常向量设置为对应的处理程序地址。例如，对于软件中断（SWI），我们将其向量地址设置为SWI_Handler。

在向量表的末尾，我们使用DCD指令定义每个异常处理程序的入口地址。这些地址将在处理器遇到异常时被加载到程序计数器（PC）寄存器，从而实现异常处理的跳转。

示例代码

以下是一个简单的示例代码，演示了如何使用异常向量表处理软件中断（SWI）：

; 初始化异常向量表
    AREA Vectors, CODE, READONLY
    LDR PC, Reset_Addr
    LDR PC, Undefined_Addr
    LDR PC, SWI_Addr
    LDR PC, Prefetch_Abort_Addr
    LDR PC, Data_Abort_Addr
    NOP
    LDR PC, IRQ_Addr
    LDR PC, FIQ_Addr

    Reset_Addr          DCD _start
    Undefined_Addr      DCD Undefined_Handler
    SWI_Addr            DCD SWI_Handler
    Prefetch_Abort_Addr DCD Prefetch_Abort_Handler
    Data_Abort_Addr```assembly
DCD Data_Abort_Handler
IRQ_Addr            DCD IRQ_Handler
FIQ_Addr            DCD FIQ_Handler

; 主程序
AREA Main, CODE, READONLY
_start
    ; 触发软件中断
    SWI 0

; 异常处理程序
AREA Handlers, CODE, READONLY
Undefined_Handler
    B Undefined_Handler

SWI_Handler
    ; 在此处编写软件中断处理程序
    ; ...
    ; 返回到主程序
    MOV PC, LR

Prefetch_Abort_Handler
    B Prefetch_Abort_Handler

Data_Abort_Handler
    B Data_Abort_Handler

IRQ_Handler
    B IRQ_Handler

FIQ_Handler
    B FIQ_Handler

在这个示例中，我们首先初始化异常向量表，然后在_start标签下的主程序中触发一个软件中断（SWI）。当软件中断发生时，处理器会自动跳转到SWI_Handler异常处理程序。

在SWI_Handler中，你可以编写相应的处理代码。处理完成后，使用MOV PC, LR指令返回到主程序。

需要注意的是，这个示例仅用于演示异常向量表的基本概念和用法。在实际开发中，你可能需要根据具体的硬件平台和需求进行相应的调整和优化。

小结

本节我们介绍了ARM处理器的异常向量表，包括其位置、初始化过程以及如何使用异常向量表处理异常。通过学习本节内容，你应该对ARM汇编开发中的异常处理有了基本的了解。在之后的学习中，你可以更深入地探讨各种异常类型以及如何编写高效、稳定的异常处理程序。
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