Skip to content

Latest commit

 

History

History
22 lines (14 loc) · 2.88 KB

File metadata and controls

22 lines (14 loc) · 2.88 KB

ARM SWI

SWI指令引起软件中断异常,为操作系统应用程序调用系统接口提供的一种机制

参考文档

简要描述

  • 软中断是利用硬件中断的概念,用软件方式进行模拟,实现从用户模式切换到特权模式并执行特权程序的机制。
  • 硬件中断是由电平的物理特性决定,在电平变化时引发中断操作,而软中断是通过一条具体指令SWI,引发中断操作,也就是说用户程序里可以通过写入SWI指令来切换到特权模式,当CPU执行到SWI指令时会从用户模式切换到管理模式下,执行软件中断处理。由于SWI指令由操作系统提供的API封装起来,并且软件中断处理程序也是操作系统编写者提前写好的,因此用户程序调用API时就是将操作权限交给了操作系统,所以用户程序还是不能随意访问硬件。

汇编处理流程

  • CPU执行到swi xxx执行后,产生软件中断,由异常处理部分知识可知,软中断产生后CPU将强制将PC的值置为异常向量表地址0x08,在异常向量表0x08处安放跳转指令b HandleSWI,这样CPU就跳往我们自己定义的HandleSWI处执行;
  • 软中断处理中通过STMFD SP!, {R0-R12, LR}要保存程序执行现场,将R0~R12通用寄存器数据保存在管理模式下SP栈内,LR由硬件自动保存软中断指令下一条指令的地址(后面利用LR的地址取得SWI指令编码),该寄存器值也保存在SP栈内,将来处理完毕之后返回;
  • 由SWI指令编码知识可知,SWI指令低24位保存有软中断号,通过LDR R4, [LR, #-4]指令,取得SWI指令编码(LR为硬件自动保存SWI xxx指令的下一条指令地址,LR – 4就是SWI指令地址),将其保存在R4寄存器中。通过BIC R4, R4, #0xFF000000指令将SWI指令高8位清除掉,只保留低24位立即数,取得swi指令编码;
  • 根据24位立即数中的软中断号判断用户程序的请求操作。如果24位立即数为1,表示led_on系统调用产生的软中断,则在管理模式下调用对应的亮灯操作do_led_on。如果24位立即数为2,表示led_off系统调用产生的软中断,则调用灭灯操作do_led_on,根据ATPCS调用规则,R0~R3做为参数传递寄存器,在软中断处理中没有使用这4个寄存器,而是使用R4作为操作寄存器的。
  • 执行完系统调用操作之后,返回到swi_return(在调用对应系统操作时,通过LDREQ LR, =swi_return设置了返回地址),执行返回处理,通过LDMIA SP!, {R0-R12, PC}^指令将用户寄存器数据恢复到R0~R12,将进入软中断处理时保存的返回地址LR的值恢复给PC,实现程序返回,同时还恢复了状态寄存器。切换回用户模式下程序中继续执行。

ARM_CPU-SWI.png