ARM体系结构与编程学习（12）

piday123 · 发表于 2021-2-5 10:06

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9.4 SWI异常中断处理程序

在实时操作系统中，通常使用SWI异常中断为用户程序提供系统功能调用。

通常SWI异常中断处理程序分为两级：

第1级SWI异常中断处理程序为汇编程序，用于确定SWI指令中的24位的立即数；

第2级SWI异常中断处理程序具体实现SWI各个功能，可以是汇编，也可以是C程序。

第1级SWI异常中断处理程序

      AREA  LevelOneSWI  ,CODE ,READONLY

      EXPORT  SWI_Handler

SWI_Handler

;保存用到的寄存器

      STMFD  SP!,{R0-R12，LR}

;计算SWI指令的地址，并把它读取到寄存器R0中

      LDR  R0，{LR,#-4}

;将SWI指令中的24位立即数存放到R0寄存器中

   BIC R0，R0，#0XFF000000

;使用R0寄存器中的值，调用相应的SWI异常中断的第2级处理程序

;

;恢复使用到的寄存器，并返回

      LDMFD  SP!,{R0-R12，LR}

      END

第2级SWI异常中断处理程序（使用汇编）

;判断R0寄存器中的立即数是否超过允许的最大值

      CMP  R0，#MAXSWI

      LDRLS  PC, [PC,R0，LSL #2]

      B  SWIOutOfRange

SWIJumpTable

      DCD  SWInum0

      DCD  SWInum1

;其他的DCD

;

;立即数为0对应的SWI中断处理程序

SWInum0

      B  EndofSWI

;

;其他的SWI中断处理程序

;

;结束SWI中断处理程序

      EndofSWI

将第1级和第2级程序组成完整的SWI中断处理程序

      AREA  LevelOneSWI  ,CODE ,READONLY

      EXPORT  SWI_Handler

SWI_Handler

;保存用到的寄存器

      STMFD  SP!,{R0-R12，LR}

;计算SWI指令的地址，并把它读取到寄存器R0中

      LDR  R0，{LR,#-4}

;将SWI指令中的24位立即数存放到R0寄存器中

   BIC R0，R0，#0XFF000000

;使用R0寄存器中的值，调用相应的SWI异常中断的第2级处理程序

;

;判断R0寄存器中的立即数是否超过允许的最大值

      CMP  R0，#MAXSWI

      LDRLS  PC, [PC,R0，LSL #2]

      B  SWIOutOfRange

SWIJumpTable

      DCD  SWInum0

      DCD  SWInum1

;其他的DCD

;

;立即数为0对应的SWI中断处理程序

SWInum0

      B  EndofSWI

SWInum1

      B  EndofSWI

;

;其他的SWI中断处理程序

;

;结束SWI中断处理程序

      EndofSWI

;恢复使用到的寄存器，并返回

      LDMFD  SP!,{R0-R12，LR}

      END

第2级SWI异常中断处理程序（C程序）

void  C_SWI_Handler (unsigned number )

{
   switch  (number)

   {
      case 0:

   //SWI为0时执行的代码

      break;

      case 1：

   //SWI为1时执行的代码

      break;

      //其他SWI号执行代码

   default：

      }

}

一个完整的中断处理程序为C程序的SWI异常中断处理程序

      AREA  LevelOneSWI  ,CODE ,READONLY

      EXPORT  SWI_Handler

      IMPORT  C_SWI_Handler

SWI_Handler

;保存用到的寄存器

      STMFD  SP!,{R0-R12，LR}

;计算SWI指令的地址，并把它读取到寄存器R0中

      LDR  R0，{LR,#-4}

;将SWI指令中的24位立即数存放到R0寄存器中

   BIC R0，R0，#0XFF000000

;使用R0寄存器中的值，调用相应的SWI异常中断的第2级处理程序

;

   BL  C_SWI_Handler

;恢复使用到的寄存器，并返回

      LDMFD  SP!,{R0-R12，LR}

      END

9.4.2 SWI异常中断调用

1、在特权模式下调用SWI

;保存用到的寄存器，保存R14_svc

      STMFD  SP!,{R0-R3,R12,LR}

;保存SPSR_svc

      MOV R1 , SP

      MRS  R0,SPSR

      STMFD SP!,{R0}



;读取SWI指令

      LDR R0,{LR,#-4}

;计算其中24位的立即数，并把其放入R0

   BIC  R0,R0,0XFF000000

;调用C_SWI_Handler

   BL C_SWI_Handler

;恢复SPSR_svc

   LDMFD SP!,{R0}

   MSR SPSR_svc, R0

;恢复其他寄存器，包括寄存器LR_svc

   LDMFD  SP!,{R0-R3，R12,PC}^

2从应用程序中调用SWI

分两种情况：1是使用汇编指令调用；2是使用C程序调用

汇编调用：

      MOV R0,#100 ;将参数放到寄存器中

      SWI  0X0       ;调用的SWI功能号

C程序调用：

//头文件swi.h

__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);

//主函数

#include <stdio.h>
#include "swi.h"

unsigned *swi_vec = (unsigned *)0x08;
extern void SWI_Handler(void);

//使用Install_Handler()注册SWI异常中断处理程序

unsigned Install_Handler (unsigned routine, unsigned *vector)
/* Updates contents of 'vector' to contain branch instruction */
/* to reach 'routine' from 'vector'. Function return value is */
/* original contents of 'vector'.*/
/* NB: 'Routine' must be within range of 32MB from 'vector'.*/

{ unsigned vec, oldvec;
vec = ((routine - (unsigned)vector - 0x8)>>2);
if ((vec & 0xFF000000))
{
      /* diagnose the fault */
      prinf ("Installation of Handler failed");
      exit (1);
}
vec = 0xEA000000 | vec;
oldvec = *vector;
*vector = vec;
return (oldvec);
}

int main( void )
{
int result1, result2;
struct four_results res_3;
Install_Handler( (unsigned) SWI_Handler, swi_vec );
printf("result1 = multiply_two(2,4) = %d/n", result1 = multiply_two(2,4));
printf("result2 = multiply_two(3,6) = %d/n", result2 = multiply_two(3,6));
printf("add_two( result1, result2 ) = %d/n", add_two( result1, result2 ));
printf("add_multiply_two(2,4,3,6) = %d/n", add_multiply_two(2,4,3,6));
res_3 = many_operations( 12, 4, 3, 1 );
printf("res_3.a = %d/n", res_3.a );
printf("res_3.b = %d/n", res_3.b );
printf("res_3.c = %d/n", res_3.c );
printf("res_3.d = %d/n", res_3.d );
return 0;
}

//第1级SWI异常中断处理程序

      AREA  LevelOneSWI  ,CODE ,READONLY

      EXPORT  SWI_Handler

      IMPORT  C_SWI_Handler

T_bit    EQU 0X20

SWI_Handler

;保存用到的寄存器

      STMFD  SP!,{R0-R3，R12，LR}

;保存参数

      MOV R1,SP

;保存SPSR

      MRS  R0，SPSR

      STMFD SP!,{R0}

      TST R0, #T_bit

;如果为thumb状态

      LDRNEH  R0，{LR,#-2}

      BICNE R0，R0,0XFF00

;读取SWI指令

      LDREQ  R0,{LR,#-4}

;计算其中24位的立即数，并把其放入R0

   BICEQ  R0,R0,0XFF000000

;调用C_SWI_Handler

   BL C_SWI_Handler

;恢复SPSR_svc

   LDMFD SP!,{R0}

   MSR SPSR_svc, R0

;恢复其他寄存器，包括寄存器LR_svc

   LDMFD  SP!,{R0-R3，R12,PC}^

   END

;第2级SWI异常中断处理程序

void  C_SWI_Handler (unsigned swi_num,int *regs)

{
   switch  (swi_num)

   {
      case 0:

               regs[0]=regs[0]*regs[1];

      break;

      case 1：

               regs[0]=regs[0]+regs[1];

      break;

      case 2：

               regs[0]=(regs[0]*regs[1])+(regs[2]*regs[3]);

      break;

      case 3：

      {
            int w,x,y,z;

            w=regs[0];

            x=regs[1];

            y=regs[2];

            z=regs[3];

            regs[0]=w+x+y+z;

            regs[1]=w-x-y-z;

            regs[2]=w*x*y*z;

            regs[3]=(w+x)*(y-z);

         }

      break;

      }

}

3应用程序动态调用SWI

#ifdef __thumb
/* Thumb Semihosting SWI */
#define SemiSWI 0xAB
#else
/* ARM Semihosting SWI */
#define SemiSWI 0x123456
#endif

/* Semihosting SWI to write a character */
__swi(SemiSWI) void Semihosting(unsigned op, char *c);
#define WriteC(c) Semihosting (0x3,c)

void write_a_character(int ch)
{
char tempch = ch;
WriteC( &tempch );
}

NingW · 发表于 2021-2-5 10:56

ARM体系结构与编程学习

updown · 发表于 2021-2-5 10:57

ARM体系结构与编程学习，不错，挺基础的。先收藏了。

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