[ARM 汇编]进阶篇—异常处理与中断—2.4.1 异常处理概念

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[ARM 汇编]进阶篇—异常处理与中断—2.4.1 异常处理概念

阅读原文时间：2023年08月14日阅读：4

异常处理简介

在ARM汇编开发中，异常处理和中断是常见的概念，它们是对系统运行过程中出现的特殊情况进行处理的一种机制。异常处理和中断包括硬件异常、软件异常和外部中断等。当处理器遇到这些特殊情况时，它会自动执行相应的处理程序。

异常和中断的分类

复位（Reset）：当处理器上电或复位时，处理器会执行复位操作，跳转到指定的复位向量地址，并运行相应的处理程序。
未定义指令（Undefined Instruction）：当处理器执行一条未定义的指令时，处理器会触发未定义指令异常，跳转到相应的异常向量地址，并运行相应的处理程序。
软件中断（Software Interrupt，SWI）：程序员可以在代码中插入一条软件中断指令（SWI指令），当处理器遇到这条指令时，会跳转到相应的异常向量地址，并运行相应的处理程序。
预取指令异常（Prefetch Abort）：当处理器预取指令时，如果发生异常（如非法访问内存），则触发预取指令异常，跳转到相应的异常向量地址，并运行相应的处理程序。
数据异常（Data Abort）：当处理器访问数据时，如果发生异常（如非法访问内存），则触发数据异常，跳转到相应的异常向量地址，并运行相应的处理程序。
外部中断（IRQ）：当外设发出中断信号时，处理器会响应这个信号，跳转到相应的异常向量地址，并运行相应的处理程序。
快速外部中断（FIQ）：快速外部中断与IRQ类似，但具有更高的优先级，当FIQ信号发生时，处理器会优先处理此信号。

异常处理流程

当异常发生时，处理器会进行以下操作：

保抽数字处理器（ALU）的状态和寄存器，以便在异常处理结束后恢复处理器的状态。
跳转到相应的异常向量地址，运行异常处理程序。
在异常处理程序中，处理器可以执行修复操作、重试操作或者报告错误等。
结束异常处理程序后，处理器恢复之前的状态，并继续执行被中断的程序。

示例代码

下面是一个简单的软件中断（SWI）例子，演示了如何使用ARM汇编进行异常处理：

; 主程序
_start:
    MOV R0, #100       ; R0 = 100
    SWI 0x1234         ; 触发软件中断
    B _end             ; 跳转到结束标签

; 软件中断处理程序
SWI_Handler:
    ADD R0, R0, #1     ; R0 = R0 + 1
    LDR PC, [LR, #-4]  ; 返回到被中断的程序，同时将PC恢复为原来的值

; 结束标签
_end:
    NOP                ; 空操作

在这个例子中，我们在主程序中设置了一个软件中断（SWI 0x1234）。当处理器执行到这条指令时，它会跳转到软件中断处理程序SWI_Handler。在处理程序中，我们给寄存器R0加1，然后返回到被中断的程序继续执行。

这个简单的例子展示了如何使用ARM汇编进行异常处理。在实际开发过程中，你可能会遇到更复杂的异常处理情况，例如处理多个异常源或在不同处理器模式下进行异常处理。但是，这个例子为你提供了一个基本的理解，帮助你学会如何在ARM汇编中处理异常。

小结

在这一节中，我们介绍了异常处理的概念、分类和处理流程。同时，我们通过一个示例代码展示了如何使用ARM汇编进行软件中断的异常处理。

学习异常处理和中断对于ARM汇编开发来说非常重要，因为它们是处理器响应特殊情况的基本机制。在后续的章节中，我们将继续探讨更多关于异常处理和中断的知识点，以及如何在实际项目中应用这些知识。