一、ARM中異常中斷的類型：
異常中斷名稱含義復(fù)位(Reset)
當(dāng)處理器復(fù)位引腳有效時，系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位異常中斷，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常中斷處理程序處執(zhí)行。復(fù)位異常中斷通常用在下面幾種情況：
1、系統(tǒng)加電時
2、系統(tǒng)復(fù)位時
3、跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷向量處執(zhí)行，稱為軟復(fù)位
未定義的指令當(dāng)ARM處理器或者是系統(tǒng)中協(xié)處理器認(rèn)為當(dāng)前指令未定義時，產(chǎn)生未定義指令異常中斷?？梢酝ㄟ^該異常中斷機(jī)制仿真浮點(diǎn)向量運(yùn)算。
軟件中斷
（softwareinterruptSWI）
這是一個由用戶定義的中斷指令。可以用于用戶模式下程序調(diào)用特權(quán)操作指令。在實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）中可以通過該機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用
指令預(yù)取中止
（PrefechAbort）
如果處理器預(yù)取指令的地址不存在，或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問，當(dāng)該被預(yù)取的指令執(zhí)行時，處理器產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常中斷
數(shù)據(jù)訪問中止
（DataAbort）
如果數(shù)據(jù)訪問指令的目標(biāo)地址不存在，或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問，處理器產(chǎn)生數(shù)據(jù)訪問中止異常中斷外部中斷請求（IRQ）當(dāng)處理器的外部中斷請求引腳有效，而且CPSR寄存器的I控制位被清除時，處理器產(chǎn)生外部中斷請求（IRQ）異常中斷。系統(tǒng)中各外設(shè)通常通過該異常中斷請求處理器服務(wù)快速中斷請求（FIQ）當(dāng)處理器的外部快速中斷請求引腳有效，而且CPSR寄存器的F控制位被清除時，處理器產(chǎn)生外部中斷請求（FIQ）異常中斷
注：不要把異常中斷類型和處理器的工作模式搞混。
復(fù)位異常發(fā)生后，進(jìn)入到管理模式(svc)下。軟中斷發(fā)生后，進(jìn)入到管理模式(svc)下。未定義指令異常發(fā)生后，進(jìn)入到未定義指令中止模式(und)下。指令預(yù)取中止異常發(fā)生后，進(jìn)入到數(shù)據(jù)訪問中止模式(abt)下；數(shù)據(jù)訪問中止異常發(fā)生后，進(jìn)入到數(shù)據(jù)訪問中止模式(abt)下：外部中斷發(fā)生后，進(jìn)入到外部中斷模式(irq)下；快速中斷發(fā)生后，進(jìn)入到快速中斷模式(fiq)下；二、ARM對異常中斷的響應(yīng)過程
（1）ARM處理器對異常中斷的響應(yīng)過程：
保存處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位。這是通過將當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR的內(nèi)容保存到將要執(zhí)行的異常中斷對應(yīng)的SPSR寄存器中實(shí)現(xiàn)的。各異常中斷有自己的物理SPSR寄存器。設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中相應(yīng)的位。包括：進(jìn)入ARM狀態(tài)；設(shè)置CPSR中的位，使處理器進(jìn)入相應(yīng)的執(zhí)行模式；設(shè)置CPSR中的位，禁IRQ中斷，當(dāng)進(jìn)入FIQ模式時，禁止FIQ中斷。將寄存器Ir_mode（R14）設(shè)置成返回地址。將程序計數(shù)器值（PC），設(shè)置成該異常中斷的中斷向量地址，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)異常中斷處理程序處執(zhí)行。
注：以上過程全部是由硬件自動完成的。不管是在ARM狀態(tài)下還是在THUMB狀態(tài)下發(fā)生異常，都會自動切換到ARM狀態(tài)下進(jìn)行異常的處理


（2）從異常中斷處理程序中返回：
恢復(fù)被中斷程序的處理器狀態(tài)，即將SPSR_mode寄存器內(nèi)容復(fù)制到CPSR中。返回到發(fā)生異常中斷的指令下一條指令處執(zhí)行，即將Ir_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到程序計數(shù)器PC中。
注：實(shí)際上，當(dāng)異常中斷發(fā)生時，程序計數(shù)器PC所指的位置對于不同的異常中斷是不同的。同樣，返回地址對于各種不同的異常中斷也是不同的。詳細(xì)見（3）
復(fù)位異常中斷處理程序不需要返回。在復(fù)位異常中斷處理程序開始整個用戶程序的執(zhí)行，因而它不需要返回。由于異常模式不同以及ARM內(nèi)核采用流水線技術(shù)，異常處理程序里要根據(jù)異常模式計算返回地址。一條指令的執(zhí)行分為：取指，譯碼，執(zhí)行三個主要階段，CPU由于使用流水線技術(shù)，造成當(dāng)前執(zhí)行指令的地址應(yīng)該是PC–8（32位機(jī)一條指令四個字節(jié)），那么執(zhí)行指令的下條指令應(yīng)該是PC–4。在異常發(fā)生時，CPU自動會將將PC–4的值保存到LR里，但是該值是否正確還要看異常類型才能決定
（3）詳細(xì)：各個異常狀態(tài)發(fā)生后，ARM處理器硬件響應(yīng)過程


1、響應(yīng)復(fù)位異常中斷
上電復(fù)位：在上電后，復(fù)位使內(nèi)部達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)，特別是程序跳到初始入口；復(fù)位引腳上的復(fù)位脈沖：這是由外部其他控制信號引起的；對系統(tǒng)電源檢測發(fā)現(xiàn)過壓或欠壓；時鐘異常復(fù)位。
當(dāng)發(fā)生復(fù)位時，處理器硬件響應(yīng)中斷，自動執(zhí)行如下操作：
強(qiáng)制進(jìn)入管理模式；強(qiáng)制進(jìn)入ARM狀態(tài)；禁止IRQ中斷和FIQ中斷；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x00000000處執(zhí)行
2、未定義指令異常
遇到一條無法執(zhí)行的指令，此指令沒有定義；執(zhí)行一條對協(xié)處理器的操作指令，在正常情況下，協(xié)處理器應(yīng)該應(yīng)答，但協(xié)處理器沒有應(yīng)答。
處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行下列操作：
把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_und；強(qiáng)制進(jìn)入未定義模式；強(qiáng)制進(jìn)入到ARM模式；禁止IRQ中斷把下一條指令的地址拷貝給LR；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x00000004處執(zhí)行
關(guān)于從異常中斷處理程序的返回:
未定義指令異常中斷是由當(dāng)前執(zhí)行的指令自身產(chǎn)生的，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，程序計數(shù)器PC的值還未更新，它指向當(dāng)前指令后面的第二條指令（對于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加8字節(jié)的位置；對于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加4字節(jié)的位置）。當(dāng)未定義指令異常中斷發(fā)生時，處理器自動將值（pc-4）保存到lr_und中，此時（pc-4）指向當(dāng)前指令的下一條指令，所以從未定義指令異常中斷返回可以通過如下指令來實(shí)現(xiàn)：
MOVPC,LR
當(dāng)異常中斷處理程序中使用了數(shù)據(jù)棧時，可以使用下面的指令在進(jìn)入異常中斷處理程序時保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，在退出異常中斷處理程序時恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。異常中斷程序中使用的數(shù)據(jù)棧由用戶提供。
STMFDsp!,{reglist，lr}
....
LDMFDsp!,{reglist，pc}^
reglist時異常中斷處理程序中使用的寄存器列表。標(biāo)識符^指示將SPSR_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到CPSR中，該指令只能在特權(quán)模式下使用。


3、軟件中斷異常
是由指令SWI引起的，程序在執(zhí)行這一指令后，進(jìn)入異常中斷。
處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行下列操作：
把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_svc；強(qiáng)制進(jìn)入管理模式；強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；禁止IRQ中斷。把下一條指令的地址拷貝給LR；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x00000008處執(zhí)行；


關(guān)于從異常中斷處理程序的返回:
軟件中斷異常是由當(dāng)前執(zhí)行的指令自身產(chǎn)生的，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，程序計數(shù)器PC的值還未更新，它指向當(dāng)前指令后面的第二條指令（對于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加8字節(jié)的位置；對于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加4字節(jié)的位置）。當(dāng)軟件中斷發(fā)生時，處理器自動將值（pc-4）保存到lr_siw中，此時（pc-4）指向當(dāng)前指令的下一條指令，所以從軟件中斷返回可以通過如下指令來實(shí)現(xiàn)：
MOVPC,LR
當(dāng)異常中斷處理程序中使用了數(shù)據(jù)棧時，可以使用下面的指令在進(jìn)入異常中斷處理程序時保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，在退出異常中斷處理程序時恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。異常中斷程序中使用的數(shù)據(jù)棧由用戶提供。
STMFDsp!,{reglist，lr}
....
LDMFDsp!,{reglist，pc}^


reglist時異常中斷處理程序中使用的寄存器列表。標(biāo)識符^指示將SPSR_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到CPSR中，該指令只能在特權(quán)模式下使用。


4、預(yù)取指中止異常
由程序存儲器引起的中止異常叫做預(yù)取指中止異常；由數(shù)據(jù)存儲器引起的中止異常叫做數(shù)據(jù)中止異常。由于ARM的指令是3級流水線結(jié)構(gòu)，讀取指令周期是提前進(jìn)行的，因此把讀取指令的過程一般稱預(yù)取指。在指令預(yù)取時，如果目標(biāo)地址是非法的，該指令被標(biāo)記成有問題的指令，這時，流水線上該指令之前的指令繼續(xù)執(zhí)行。有兩種可能如下：
1.當(dāng)執(zhí)行這條指令前程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)，則這條無效指令不引起異常中斷；2.當(dāng)執(zhí)行到這條指令時，處理器會發(fā)生預(yù)取指中止異常，引起中斷。
處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行下列操作：
把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；強(qiáng)制進(jìn)入中止異常模式；強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；禁止IRQ中斷。把中斷時PC的地址拷貝給LR；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x0000000C處執(zhí)行；
關(guān)于從異常中斷處理程序的返回:
在指令預(yù)取時，如果目標(biāo)地址是非法的，該指令被標(biāo)記成有問題的指令，這時，流水線上該指令之前的指令繼續(xù)執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行到該被標(biāo)記成有問題的指令時，處理器產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常中斷。發(fā)生指令預(yù)取異常中斷時，程序要返回到該有問題的指令處，重新讀取并執(zhí)行該指令，因此指令預(yù)取中止異常中斷應(yīng)該返回到產(chǎn)生該指令預(yù)取中止異常中斷的指令處，而不是當(dāng)前指令的下一條指令。
指令預(yù)取異常是由當(dāng)前執(zhí)行的指令自身產(chǎn)生的，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，程序計數(shù)器PC的值還未更新，它指向當(dāng)前指令后面的第二條指令（對于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加8字節(jié)的位置；對于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加4字節(jié)的位置）。當(dāng)指令預(yù)取中止異常中斷發(fā)生時，處理器自動將值（pc-4）保存到lr_abt中，此時（pc-4）指向當(dāng)前指令的下一條指令，所以從軟件中斷返回可以通過如下指令來實(shí)現(xiàn)：
SUBSPC，LR，#4
當(dāng)異常中斷處理程序中使用了數(shù)據(jù)棧時，可以使用下面的指令在進(jìn)入異常中斷處理程序時保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，在退出異常中斷處理程序時恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。異常中斷程序中使用的數(shù)據(jù)棧由用戶提供。
SUBSLR，LR，#4
STMFDsp!,{reglist，lr}
....
LDMFDsp!,{reglist，pc}^
reglist時異常中斷處理程序中使用的寄存器列表。標(biāo)識符^指示將SPSR_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到CPSR中，該指令只能在特權(quán)模式下使用


5、數(shù)據(jù)中止異常
ARM處理器訪問數(shù)據(jù)存儲器時，在讀取數(shù)據(jù)的同時數(shù)據(jù)存儲器發(fā)出了中止信號，引起數(shù)據(jù)中止異常。如果數(shù)據(jù)訪問指令的目標(biāo)地址不存在，或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問，處理器產(chǎn)生數(shù)據(jù)訪問中止異常中斷


處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行下列操作：
把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_abt；強(qiáng)制進(jìn)入中止異常模式；強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；禁止IRQ中斷；把中斷時的PC的地址拷貝給LR；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x00000010處執(zhí)行
關(guān)于從異常中斷處理程序的返回:
發(fā)生數(shù)據(jù)訪問異常中斷時，程序要返回到該有問題的指令處，重新訪問該數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)訪問異常中斷應(yīng)該返回到產(chǎn)生該數(shù)據(jù)訪問中止異常中斷的指令處，而不是當(dāng)前指令的下一條指令。數(shù)據(jù)訪問異常中斷由當(dāng)前執(zhí)行的指令在ALU里執(zhí)行時產(chǎn)生，當(dāng)數(shù)據(jù)訪問異常中斷發(fā)生時，程序計數(shù)器pc的值已經(jīng)更新，它指向當(dāng)前指令后面第3條指令（對于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加12字節(jié)的位置；對于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加6字節(jié)的位置）。此時處理器將值（pc-4）保存到lr_abt中，它指向當(dāng)前指令后面第2條指令，所以返回操作可以通過下面指令實(shí)現(xiàn)：
SUBSPC,LR,#8
當(dāng)異常中斷處理程序中使用了數(shù)據(jù)棧時，可以使用下面的指令在進(jìn)入異常中斷處理程序時保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，在退出異常中斷處理程序時恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。異常中斷程序中使用的數(shù)據(jù)棧由用戶提供。
SUBSLR，LR，#8
STMFDsp!,{reglist，lr}
....
LDMFDsp!,{reglist，pc}^
reglist時異常中斷處理程序中使用的寄存器列表。標(biāo)識符^指示將SPSR_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到CPSR中，該指令只能在特權(quán)模式下使用。


6、中斷請求（IRQ）異常
例如：定時器中斷、串行口通訊中斷、外部信號中斷和A/D處理中斷等。IRQ中斷是可屏蔽的。在狀態(tài)寄存器中的I位就是IRQ的屏蔽位。當(dāng)I=1時。則屏蔽IRQ中斷，當(dāng)I=0時，則允許中斷。處理器復(fù)位后置I為1，關(guān)閉中斷。處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行下列操作：把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_irq；強(qiáng)制進(jìn)入IRQ異常模式；強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；禁止IRQ中斷；把中斷時的PC的地址值拷貝給LR；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x00000018處執(zhí)行；
關(guān)于從異常中斷處理程序的返回:
通常處理器執(zhí)行完當(dāng)前指令后，查詢IRQ中斷引腳，并查看系統(tǒng)是否允許IRQ中斷，如果某個中斷引腳有效，并且系統(tǒng)允許該中斷產(chǎn)生，處理器將產(chǎn)生IRQ異常中斷，當(dāng)IRQ異常中斷產(chǎn)生時，程序計數(shù)器pc的值已經(jīng)更新，它指向當(dāng)前指令后面第3條指令（對于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加12字節(jié)的位置；對于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加6字節(jié)的位置），當(dāng)IRQ異常中斷產(chǎn)生時，處理器將值（pc-4）保存到IRQ異常模式下的寄存器lr_irq中，它指向當(dāng)前指令之后的第2條指令，因此正確返回地址可以通過下面指令算出：
SUBSPC，LR，#4
當(dāng)異常中斷處理程序中使用了數(shù)據(jù)棧時，可以使用下面的指令在進(jìn)入異常中斷處理程序時保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，在退出異常中斷處理程序時恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。異常中斷程序中使用的數(shù)據(jù)棧由用戶提供。
SUBSLR,LR,#4
STMFDsp!,{reglist，lr}
....
LDMFDsp!,{reglist，pc}^
reglist時異常中斷處理程序中使用的寄存器列表。標(biāo)識符^指示將SPSR_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到CPSR中，該指令只能在特權(quán)模式下使用
注：為什么PC會指向當(dāng)前執(zhí)行指令的后12個字節(jié)？
當(dāng)前指令執(zhí)行時（此時PC指向當(dāng)前指令后面的第2條指令），如果發(fā)生IRQ中斷，ARM檢測到IRQ中斷后，取指和執(zhí)行單元都不會改變，只有譯碼單元會改變，譯碼單元改為開始譯碼中斷指令。執(zhí)行完當(dāng)前指令后，PC值加4個字節(jié)（此時PC指向剛剛那條指令后面的第3條指令），譯碼單元將譯完的中斷指令送到執(zhí)行單元，執(zhí)行單元執(zhí)行中斷指令，保存PC-4（此時PC指向當(dāng)前指令后面的第2條指令）的值到LR_irq，同時跳轉(zhuǎn)到IRQ中斷向量處。（詳細(xì)可看ARM流水線機(jī)制


7、快速中斷（FIQ）請求異常。
FIQ快速中斷是可屏蔽的。在狀態(tài)寄存器中的F位就是FIQ的屏蔽位。當(dāng)F=1時。則屏蔽FIQ中斷，當(dāng)F=0時，則允許中斷。處理器復(fù)位后置F為1，關(guān)閉中斷。處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行下列操作：
把程序狀態(tài)寄存器CPSR拷貝給SPSR_fiq；強(qiáng)制進(jìn)入FIQ異常模式；強(qiáng)制進(jìn)入到ARM狀態(tài)；禁止FIQ中斷；把中斷時的PC的地址值拷貝給LR；跳轉(zhuǎn)到絕對地址PC=0x0000001C處執(zhí)行；


關(guān)于從異常中斷處理程序的返回:
通常處理器執(zhí)行完當(dāng)前指令后，查詢FIQ中斷引腳，并查看系統(tǒng)是否允許FIQ中斷，如果某個中斷引腳有效，并且系統(tǒng)允許該中斷產(chǎn)生，處理器將產(chǎn)生FIQ異常中斷，當(dāng)FIQ異常中斷產(chǎn)生時，程序計數(shù)器pc的值已經(jīng)更新，它指向當(dāng)前指令后面第3條指令（對于ARM指令，它指向當(dāng)前指令地址加12字節(jié)的位置；對于Thumb指令，它指向當(dāng)前指令地址加6字節(jié)的位置），當(dāng)FIQ異常中斷產(chǎn)生時，處理器將值（pc-4）保存到IRQ異常模式下的寄存器lr_fiq中，它指向當(dāng)前指令之后的第2條指令，因此正確返回地址可以通過下面指令算出：
SUBSPC，LR，#4
當(dāng)異常中斷處理程序中使用了數(shù)據(jù)棧時，成都設(shè)計公司建議可以使用下面的指令在進(jìn)入異常中斷處理程序時保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，在退出異常中斷處理程序時恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。異常中斷程序中使用的數(shù)據(jù)棧由用戶提供。
SUBSLR,LR,#4
STMFDsp!,{reglist，lr}
....
LDMFDsp!,{reglist，pc}^
reglist時異常中斷處理程序中使用的寄存器列表。標(biāo)識符^指示將SPSR_mode寄存器的內(nèi)容復(fù)制到CPSR中，該指令只能在特權(quán)模式下使用。
注：為什么PC會指向當(dāng)前執(zhí)行指令的后12個字節(jié)？
當(dāng)前指令執(zhí)行時（此時PC指向當(dāng)前指令后面的第2條指令），如果發(fā)生FIQ中斷，ARM檢測到FIQ中斷后，取指和執(zhí)行單元都不會改變，只有譯碼單元會改變，譯碼單元改為開始譯碼中斷指令。執(zhí)行完當(dāng)前指令后，PC值加4個字節(jié)（此時PC指向剛剛那條指令后面的第3條指令），譯碼單元將譯完的中斷指令送到執(zhí)行單元，執(zhí)行單元執(zhí)行中斷指令，保存PC-4（此時PC指向當(dāng)前指令后面的第2條指令）的值到LR_fiq，同時跳轉(zhuǎn)到FIQ中斷向量處。（詳細(xì)可看ARM流水線機(jī)制）