ARM微處理器的編程模型之：異常中斷處理

4．在特權模式下使用SWI異常處理

在特權模式下使用SWI異常處理，和IRQ/FIQ中斷嵌套基本類似。當執行SWI指令后，處理器執行下面操作。

① 處理器進入特權模式。

② 將程序狀態字內容CPSR保存到SPSR_svc。

③ 返回地址放入LR_svc。

如果處理器已經處于特權模式，再發生SWI異常，則LR_svc和SPSR_svc寄存器的值將丟失。

所以在特權模式下，調用SWI軟中斷異常，必須先將LR_svc和SPSR_svc寄存器的值壓棧保護。下面的例子顯示了一個可以在特權模式下調用的SWI處理函數。

AREA SWI_Area, CODE, READONLY

PRESERVE8

EXPORT SWI_Handler

IMPORT C_SWI_Handler

T_bit EQU 0x20

SWI_Handler

STMFD sp!,{r0-r3,r12,lr} ;寄存器壓棧保護

MOV r1, sp ;堆棧指針放r1作為參數傳遞.

MRS r0, spsr ;讀取spsr.

STMFD sp!, {r0, r3} ;將spsr壓棧保護

;

;

LDR r0,[lr,#-4] ;計算SWI指令地址.

BIC r0,r0,#0xFF000000 ;讀取SWI中斷向量號.

; r0存放中斷向量號

; r1 堆棧指針

BL C_SWI_Handler ;調用C程序的SWI處理函數.

LDMFD sp!, {r0, r3} ;從堆棧中讀取spsr.

MSR spsr_cf, r0 ;恢復spcr

LDMFD sp!, {r0-r3,r12,pc}^ ;恢復其他寄存器并返回.

END

5．從應用程序中調用SWI

可從匯編語言或 C/C++ 中調用 SWI。

（1）從匯編應用程序中調用SWI

從匯編語言程序中調用SWI，只要遵循AAPCS標準即可。調用前，設定所有必須的值并發出相關的 SWI。例如：

MOV r0, #65 ; 將軟中斷的子功能號放到r0中

SWI 0x0

（2）從C應用程序中調用SWI

在C或C++應用程序中調用SWI，要將C語言的子程序用編譯器擴展_swi聲明，例如：

__swi(0) void my_swi(int);

……

……

……

my_swi(65);

編譯器擴展_swi確保了SWI以內聯方式進行編譯，而沒有額外的開銷。但有如下的AAPCS限制。

· 函數調用參數只能使用r0～r3傳遞。

· 函數返回值只能通過r0～r3傳遞。

向內聯的SWI函數傳遞參數和向實際的子函數傳遞參數基本類似。但返回值的情況比較復雜。如果有兩到四個返回值，則必須告訴編譯程序返回值是以結構形式返回的，并使用__value_in_regs 偽操作聲明。這是因為基于結構值的函數通常被處理為一個void（空）型函數，且第一個自變量必須為存放結果結構的地址。

下面的例子顯示了對編號為0x0、0x1、0x2和0x3的SWI軟中斷的調用。其中，SWI0x0和SWI0x1傳遞兩個整型參數并返回一個單一結果；SWI0x2傳遞4個參數并返回一個單一結果；而SWI0x3傳遞4個參數并通過結構體返回4個結果。

#include stdio.h>

#include swi.h

unsigned *swi_vec = (unsigned *)0x08;

extern void SWI_Handler(void);

int main( void )

{

int result1, result2;

struct four_results res_3;

Install_Handler( (unsigned) SWI_Handler, swi_vec );

printf(result1 = multiply_two(2,4) = %dn, result1 = multiply_two(2,4));

printf(result2 = multiply_two(3,6) = %dn, result2 = multiply_two(3,6));

printf(add_two( result1, result2 ) = %dn, add_two( result1, result2 ));

printf(add_multiply_two(2,4,3,6) = %dn, add_multiply_two(2,4,3,6));

res_3 = many_operations( 12, 4, 3, 1 );

printf(res_3.a = %dn, res_3.a );

printf(res_3.b = %dn, res_3.b );

printf(res_3.c = %dn, res_3.c );

printf(res_3.d = %dn, res_3.d );

return 0;

}

__swi(0) int multiply_two(int, int);

__swi(1) int add_two(int, int);

__swi(2) int add_multiply_two(int, int, int, int);

struct four_results

{

int a;

int b;

int c;

int d;

};

__swi(3) __value_in_regs struct four_results many_operations(int, int, int, int);

（3）應用程序中動態調用SWI

在某些情形下，需要調用直到運行時才會知道其編號的 SWI。例如，當有很多相關操作可在同一目標上執行，并且每一個操作都有其自己的 SWI 時，就會發生這種情況。在此情況下，上一小節的方法不適用。

解決的方法有兩種。

· 在運行時得到SWI功能號，然后構造出相應的SWI指令的編碼，將該編碼保存在某個存儲單元中，將PC指針指向該單元，執行指令。

· 使用一個通用的SWI異常中斷處理程序，將運行時需要調用的SWI功能號作為參數傳遞給該通用的SWI異常處理程序，通用的SWI異常中斷處理程序根據參數值調用相應的SWI處理程序完成需要的操作。

通過匯編語言可以實現第二種解決辦法：通過寄存器（通常為r0或r12）傳遞所需要的操作數，這樣可以重新編寫SWI處理程序，對相應寄存器中的值進行處理。

但有些情況下，為了節省程序開銷，需要直接使用SWI中斷號對程序調用。例如，操作系統可能會使用單一的一條SWI指令并用寄存器來傳遞所需運算的編號。這使得其他SWI空間可用于特定應用程序的SWI。在一個特定的應用程序中，如果從指令中提取SWI編號的開銷太大，就可使用這個方法。ARM（0x123456）和Thumb（0xAB）半主機方式的SWI就是這樣實現的。