1 處理器對異常的反應

產(chǎn)生異常時，處理器采取如下動作：

1. 將 CPSR 復制到相應的 SPSR 中。 這會保存當前模式、中斷屏蔽和條件標記。

2. 轉(zhuǎn)至ARM狀態(tài)。

3. 更改相應的 CPSR 模式位，以便：

• 更改為適當?shù)哪Ｊ?，并在該模式的相應編組寄存器中進行映射。
• 禁用中斷。發(fā)生任何異常時，都會禁用 IRQ。 在復位時發(fā)生 FIQ，會禁用 FIQ。

4. 將相應 LR 設置為返回地址。

5. 將 PC 設置為異常的向量地址。

2 從異常處理程序的返回

從異常中返回的方法取決于異常處理程序是否使用堆棧操作。 無論是否使用，要返回到異常發(fā)生處繼續(xù)執(zhí)行，異常處理程序必須：

• 從相應 SPSR 恢復 CPSR
• 使用相應 LR 中的返回地址恢復 PC。

對于不需要從堆棧中恢復目標模式寄存器的簡單返回，異常處理程序可通過執(zhí)行具有以下設置的數(shù)據(jù)處理指令來完成這些操作：

• 設置 S 標記
• PC 作為目標寄存器。

所需的返回指令取決于異常的類型。

注意，不必從復位處理程序返回，因為復位處理程序直接執(zhí)行主代碼。

處理異常時，如果異常處理程序入口代碼使用了堆棧來存儲必須保留的寄存器，則可通過使用帶 ^ 限定符的加載多個指令來返回。 異常處理程序可使用一條指令返回，例如使用：

LDMFD sp!,{R0-R12,pc}^

為此，異常處理程序必須將以下內(nèi)容保存到堆棧中：

• 調(diào)用處理程序時使用的所有工作寄存器
• 為產(chǎn)生與數(shù)據(jù)處理指令相同的效果而修改的鏈接寄存器。

^ 限定符指定從 SPSR 恢復 CPSR。

注意:不能使用任何 16 位 Thumb 指令從異常返回，因為這些指令無法恢復 CPSR。

3 返回地址和返回指令

產(chǎn)生異常時由程序計數(shù)器指向的實際位置取決于異常的類型。返回地址可能不必是程序計數(shù)器指向的下一條指令。如果異常發(fā)生在 ARM 狀態(tài)，處理器則將 (PC+4) 存儲在 lr_ mode。

下面較詳細地說明了每一種異常類型如何從處理代碼正確返回的指令。

3.1 從 SWI 和 未定義指令處理程序返回

SWI 和未定義指令異常是由指令本身造成的，因此，處理異常時，程序計數(shù)器保持不變(預取指就失敗了)。處理器將 (PC+4) 存儲在 lr_ mode 中。因而使 lr_mode 指向下一條要執(zhí)行的指令。要從 lr 中恢復程序計數(shù)器，則使用：

MOVS pc, lr

從處理程序返回控制權(quán)。

將返回地址推入堆中并在返回時將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^

3.2 從 FIQ 和 IRQ 處理程序返回

執(zhí)行完每一條指令后，處理器檢測中斷管腳是否為 LOW（電平），以及 CPSR中斷禁用位是否為清除。結(jié)果，僅在程序計數(shù)器被更新后才發(fā)生 IRQ 或 FIQ 異常。處理器將 (PC+4) 存儲在 lr_mode 中。使 lr_mode 指向發(fā)生異常時尚未執(zhí)行的指令的下一條指令。處理程序完成后，必須從 lr_mode 指向發(fā)生異常時尚未執(zhí)行的指令處繼續(xù)運行。該繼續(xù)執(zhí)行地址較 lr_mode 中的地址少一個字（四個字節(jié)），因此，其返回指令為：

SUBS pc, lr, #4

將返回地址推入堆中并在返回時將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

SUB lr,lr,#4

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^

3.3 從預取中斷處理程序返回

如果處理器試圖在非法地址取指令，則該指令被標志為無效。繼續(xù)執(zhí)行已經(jīng)在流水線中的指令至遇到產(chǎn)生“預取中斷”處的無效指令為止。如有將虛擬存儲器位置映射到該物理存儲器的指令，異常處理程序?qū)o映射關系的指令裝入物理存儲器并使用 MMU。然后，處理程序必須返回，再次使著運行產(chǎn)生異常的指令。現(xiàn)在裝入并執(zhí)行指令。

因為發(fā)出預取中斷時程序計數(shù)器還沒有被更新，所以 lr_abt 指向產(chǎn)生異常的下一條指令。處理程序必須返回至 lr_ABT-4 的指令，請使用下列指令：

SUBS pc,lr, #4

將返回地址推入堆中并在返回時將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

SUB lr,lr,#4

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^

3.4 從數(shù)據(jù)中斷處理程序返回

當裝入或存儲指令試圖訪問存儲器時，程序計數(shù)器被更新。(PC+4) 的存儲值指向產(chǎn)生異常地址處的第二條指令。MMU（如果有）將相應地址映射至物理存儲器，處理程序必須返回到原來中斷的指令，以便進行第二次執(zhí)行嘗試。因此，返回地址較 lr_abt 中少兩個字（八個字節(jié)），使用如下返回指令：

SUBS pc, lr, #8

將返回地址推入堆中并在返回時將其彈出的處理程序入口和出口代碼為：

SUB lr,lr,#8

STMFD sp!,{reglist,lr}

;...

LDMFD sp!,{reglist,pc}^