ARM處理器模式切換（含MRS，MSR指令）

1.1.1ARM處理器模式切換（含MRS，MSR指令）

除了用戶模式和系統模式，其余模式下都有一個私有SPSR保存狀態寄存器，用來保存切換到該模式之前的執行狀態，之所以用戶模式和系統模式沒有SPSR是因為，通常CPU大部分時間執行在用戶模式下，當產生異?；蛳到y調用時會分別切換進入另外幾種模式，保存用戶模式下的狀態，當切換回原先模式時，直接回復SPSR的值到CPSR就可以了，因此，用戶模式和系統模式下不需要SPSR，其詳細操作查看下節異常處理。
以上幾種模式通過CPSR里的M[4:0]位進行區分，如圖3-1所示：


圖3-1 CPSR控制位
通過向模式位M[4:0]里寫入相應的數據切換到不同的模式，在對CPSR，SPSR寄存器進行操作不能使用mov，ldr等通用指令，只能使用特權指令msr和mrs。
在ARM處理器中，只有MRS（Move to Register from State register）指令可以對狀態寄存器CPSR和SPSR進行讀操作。通過讀CPSR可以獲得當前處理器的工作狀態。讀SPSR寄存器可以獲得進入異常前的處理器狀態（因為只有異常模式下有SPSR寄存器）。
例如：

MRSR1，CPSR;將CPSR狀態寄存器讀取，保存到R1中
MRSR2，SPSR;將SPSR狀態寄存器讀取，保存到R2中

通過MRS指令可以取得狀態寄存器里的值，然后比較其模式位M[4:0]的值判斷當前所處模式，當然也可以比較其它相應位了解當前CPU的狀態。
同樣，在ARM處理器中，只有MSR指令可以對狀態寄存器CPSR和SPSR進行寫操作。與MRS配合使用，可以實現對CPSR或SPSR寄存器的讀-修改-寫操作，可以切換處理器模式、或者允許/禁止IRQ/FIQ中斷等。
由于xPSR寄存器代表了CPU的狀態，其每個位有特殊意義，在執行對xPSR狀態寄存器寫入時（讀取時不存在該用法），為了防止誤操作和方便記憶，將xPSR里32位分成四個區域，每個區域用小寫字母表示：

c控制域屏蔽psr[7..0]
x擴展域屏蔽psr[15..8]
s狀態域屏蔽psr[23..16]
f標志域屏蔽psr[31..24]
注意：區域名必須為小寫字母

向對應區域進行執行寫入時，使用xPSR_x可以指定寫入區域，而不影響狀態寄存器其它位，如：
使能IRQ中斷：

ENABLE_IRQ
MRSR0，CPSR;將CPSR寄存器內容讀出到R0
BICR0，R0，#0x80;清掉CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c，R0;將修改后的值寫回CPSR寄存器的對應控制域
MOVPC，LR;返回上一層函數

禁用IRQ中斷：

DISABLE_IRQ
MRSR0 CPSR;將CPSR寄存器內容讀出到R0
ORRR0，R0，#0x80;設置CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c，R0;將修改后的值寫回CPSR寄存器的對應控制域
MOVPC，LR;返回上一層函數

下表列出了不同模式的二進制數表示：
表3-3不同工作模式對應二進制

模式名	用戶	快中斷	中斷	管理	中止	未定義	系統
M[4:0]	10000	10001	10010	10011	10111	11011	11111

在對開發板進行初始化時，用對不同模式指定其?？臻g，下面例子對各模式的棧指針sp進行初始化：
stack_init;棧指針初始化函數
@ undefine_stack
msr cpsr_c，#0xdb;切換到未定義異常
ldrsp，=0x34000000;棧指針為內存最高地址，棧為倒生的棧
;?？臻g的最后1M0x34000000~0x33f00000
@ abort_stack
msr cpsr_c，#0xd7;切換到終止異常模式
ldrsp，=0x33f00000;?？臻g為1M，0x33f00000~0x33e00000
@ irq_stack
msrcpsr_c，#0xd2;切換到中斷模式
ldrsp，=0x33e00000;棧空間為1M，0x33e00000~0x33d00000
@ sys_stack
msrcpsr_c，#0xdf;切換到系統模式
ldrsp，=0x33d00000;?？臻g為1M，0x33d00000~0x33c00000
msrcpsr_c，#0xd3;切換回管理模式
mov pc，lr