【嵌入式开发】ARM 异常向量表 ( 异常概念 | 异常处理流程 | 异常向量 | 汇编代码 )
生活随笔
收集整理的这篇文章主要介绍了
【嵌入式开发】ARM 异常向量表 ( 异常概念 | 异常处理流程 | 异常向量 | 汇编代码 )
小编觉得挺不错的,现在分享给大家,帮大家做个参考.
- 一. 异常向量表
- 1. 异常相关概念
- (1) 异常
- (2) 异常类型简介
- 2. 异常处理
- (1) 异常处理
- 1. 异常相关概念
- 二. 异常向量表代码编写
- 1. 初始化异常向量表模块代码
- 2. 链接器脚本
- 3. Makefile 编译脚本
- 4. 编译输出可执行文件
本博客的参考文章及相关资料下载 :
- 1.ARM 架构参考手册 ( ARM Architecture Reference Manual ) : https://download.csdn.net/download/han1202012/8324641
- 2.汇编参考手册 : https://download.csdn.net/download/han1202012/8328375
- 3.本博客代码下载 : https://download.csdn.net/download/han1202012/10392901
一. 异常向量表
参考手册 :
- 1.异常向量表手册位置 : ARM Architecture Reference Manual A2.6 ;
- 2.ARM Architecture Reference Manual 文档下载地址 : http://download.csdn.net/detail/han1202012/8324641;
1. 异常相关概念
(1) 异常
异常定义 :
- 1.异常简介 : 由于 内部或者外部的一些事件 , 导致 处理器停下正在处理的工作, 转而去处理这些发生的事;
- 2.处理器状态 : 当遇到异常的时候, 先将处理器状态保存起来, 以便执行完异常处理程序后, 可以恢复处理器状态, 继续执行异常出现点下面的代码;
- 3.异常同时出现 : 在一个时间点 可以出现 多个异常;
- 4.异常向量概念 : 当异常发生的时候, 程序被强行从一个固定的内存地址执行, 每个种类的异常都有对应的一固定内存地址, 这个内存地址就是异常向量 ;
(2) 异常类型简介
异常类型 : ARM 架构 支持 七种类型的异常,
- 1.Reset : 处理器在工作时, 突然 按下重启键, 就会触发该异常;
- 2.Undefined instructions : 处理器无法识别指令的异常, 处理器执行的指令是有规范的, 如果 尝试执行 不符合要求的指令, 就会进入到该异常指令对应的地址中;
- 3.Software interrupt (SWI) : 软中断, 软件中需要去打断处理器工作, 可以使用软中断来执行 ;
- 4.Prefetch Abort (instruction fetch memory abort) : 预取指令失败, ARM 在执行指令的过程中, 要先去预取指令准备执行, 如果预取指令失败, 就会产生该异常;
- 5.Data Abort (data access memory abort) : 读取数据失败;
- 6.IRQ (interrupt) : 普通中断;
- 7.FIQ (fast interrupt) : 快速中断, 快速中断要比普通中断响应速度要快一些;
2. 异常处理
(1) 异常处理
异常处理简介 :
- 1.异常向量工作机制 : 异常发生时, ARM 处理器会跳转到对应该异常的 固定地址 去执行异常处理程序, 这个 固定的地址 就是异常向量;
- 2.默认地址 和 高位地址 : 每个中断类型对应两个异常向量, 默认是 Normal address, 如果经过配置, 配置使用高位的异常向量, 就会使用 High vector address 异常向量; 使用 普通 向量 还是 高位向量, 可以使用 CP15 协处理器进行配置;
- 3.异常 与 地址 一一对应 : 每个异常都对应着一个地址, 出现指定类型的异常时, 就会跳转到该异常对应的地址执行异常处理程序;
- 4.注意异常向量断点 ( 保留位 ) : 普通向量 ( Normal Vector ) 地址 0x00000014 和 高位向量 ( High Vector ) 地址 0xFFFF0014 暂时没有使用, 为今后的扩展保留;
二. 异常向量表代码编写
1. 初始化异常向量表模块代码
Start.S 汇编程序解析 :
- 1.汇编参考文章 : https://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/42408137 ;
- 2.汇编参考手册下载地址 : https://download.csdn.net/download/han1202012/8328375
- 3.指明汇编代码段 : 使用 .text 宏 指明汇编代码段;
- 4.标明程序入口标号 : 先使用 .global _start 将 _start 声明成全局符号; 使用 _start: 标明程序的入口标号是 _start;
5.定义标号( 类似于函数名 ) : 定义自定义标号, 格式 标号:, 例如 irq:;
- ( 1 ) 定义标号执行的指令 : 标号下面定义要执行的指令, 如果想要执行标号下面的指令, 直接跳转到对应标号即可;
- ( 2 ) 异常执行的代码内容 : 在下面代码的 27 ~ 49 行就是定义了 7 个异常执行操作的 标号 以及要执行的指令 nop; 这些都是异常发生的时候要处理的代码;
- ( 3 ) 代码示例 : 下面代码定义了一个 irq 标号, 跳转到该标号即开始执行标号下的代码 nop, irq : nop;
6.空操作 : 如果在某个位置执行指令, 不想做任何操作, 可以使用 nop 表示 什么操作都不执行;
7.定义标号 ( 类似于变量 ) : 定义一个标号, 在标号中存放 32 位的值, 定义格式 标号: .word 存储值的内容;
- ( 1 ) 示例 : _irq: .word irq, 定义 _irq 标号, .word 表示该标号存储的是 32 位值, 这个值的大小就是 irq 地址;
8.分支指令 : 当异常发生的时候, 需要跳转到对应的异常处理指令中;
- ( 1 ) 分支指令语法格式 : b{条件} 地址, 如果①满足条件, 就跳转到 地址 位置, 如果②不满足条件, 就执行下面的语句, ③如果没有条件, 就是 100% 执行;
- ( 2 ) 代码示例 : b reset, 异常发生时, 直接跳转到 reset 标号处执行代码;
9.装载指令 :
- ( 1 ) 装载指令语法格式 : ldr 寄存器, 地址, 将 地址 中存放的数据 装载 到 寄存器中;
- ( 2 ) 代码示例 :
- a.定义标号 ( 函数 ) : 定义要执行的指令的标号 irq , 即跳转到该标号处, 就开始执行标号下面的指令, irq : nop ;
- b.定义标号 ( 变量 ) : 定义一个标号 _irq , 用于存放一个 32 位的值, 这里用于存放 上面 定义的标号 地址, _irq .word irq
- c.装载地址到 pc 寄存器 : ldr pc, _irq, 将 _irq 标号中存放的值, 这个值是 irq 标号的地址, 就是跳转到该地址去执行指令;
- 10.完整汇编代码示例 :
2. 链接器脚本
gboot.lds 链接器脚本 代码解析 :
- 1.指明输出格式 ( 处理器架构 ) : 使用 OUTPUT_ARCH(架构名称) 指明输出格式, 即处理器的架构, 这里是 arm 架构的, OUTPUT_ARCH(arm) ;
- 2.指明输出程序的入口 : 设置编译输出的程序入口位置, 语法为 ENTRY(入口位置), 在上面的 Start.S 中设置的程序入口是 _start, 代码为 ENTRY(_start) ;
- 3.设置代码段 : 使用 .text : 设置代码段;
- 4.设置数据段 : 使用 .data : 设置数据段;
- 5.设置 BSS 段 : 使用 .bss : 设置 BSS 段;
- ( 1 ) 记录 BSS 段的起始地址 : bss_start = .; ;
- ( 2 ) 记录 BSS 段的结束地址 : bss_end = .; ;
- 6.对齐 : 每个段都需要设置内存的对齐格式, 使用 . = ALIGN(4); 设置四字节对齐即可;
- 7.代码示例 :
3. Makefile 编译脚本
makefile 文件编写 :
- 1.通用规则 ( 汇编文件编译规则 ) : 汇编文件 编译 成同名的 .o 文件, 文件名称相同, 后缀不同, %.o : %.S, 产生过程是 arm-linux-gcc -g -c $^ , 其中 ^ 标识是所有的依赖文件, 在该规则下 start.S 会被变异成 start.o ;
- 2.通用规则 ( C 文件编译规则 ) : C 代码编译成同名的 .o 文件, %.o : %.c , 产生过程是 arm-linux-gcc -g -c $^ ;
- 3.设置最终目标 : 使用 all: 设置最终编译目标;
- ( 1 ) 依赖文件 : 产生最终目标需要依赖 start.o 文件, 使用 all: start.o 表示最终目标需要依赖该文件;
- ( 2 ) 链接过程 : arm-linux-ld -Tgboot.lds -o gboot.elf $^, 需要使用链接器脚本进行连接, ①链接工具是 arm-linux-ld 工具, ②使用 -Tgboot.lds 设置链接器脚本 是刚写的 gboot.lds 链接器脚本, ③输出文件是 gboot.elf 这是个中间文件, ④ 依赖文件是 $^ 代表所有的依赖;
- ( 3 ) 转换成可执行二进制文件 : arm-linux-objcopy -O binary gboot.elf gboot.bin, 使用 -O binary 设置输出二进制文件, 依赖文件是 gboot.elf, 输出的可执行二进制文件 即 结果是 gboot.bin ;
- 4.makefile 文件内容 :
4. 编译输出可执行文件
编译过程 :
- 1.文件准备 : 将 汇编代码 ( start.S ) 链接器脚本 ( gboot.lds ) makefile 文件 拷贝到编译目录 ;
- 2.执行编译命令 : make ;
- 3.编译结果 : 可以看到 生成了 编译目标文件 start.o, 链接文件 gboot.elf, 可执行的二进制文件 gboot.bin ;
本博客的参考文章及相关资料下载 :
- 1.ARM 架构参考手册 ( ARM Architecture Reference Manual ) : https://download.csdn.net/download/han1202012/8324641
- 2.汇编参考手册 : https://download.csdn.net/download/han1202012/8328375
- 3.本博客代码下载 : https://download.csdn.net/download/han1202012/10392901
总结
以上是生活随笔为你收集整理的【嵌入式开发】ARM 异常向量表 ( 异常概念 | 异常处理流程 | 异常向量 | 汇编代码 )的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。
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