一文詳解ARM單片機三種中斷返回情況

ARM單片機是大多數新手選擇的入門切入點，但由于知識的不足，在設計過程中新手們經常會遇到這樣或那樣的問題，ARM異常中斷返回就是這樣一種令人頭疼的問題。在ARM的使用問題中異常中斷返回是新手們較為苦惱的問題，本文就將對ARM異常中斷的集中情況進行總結，并給出了一些解決方法。

在正式介紹之前，要為大家補充一些較為重要的基礎知識。首先R15（PC）總是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在執(zhí)行”的指令或正在“譯碼” 的指令。一般來說，人們習慣性約定將“正在執(zhí)行的指令作為參考點”，稱之為當前第一條指令，因此PC總是指向第三條指令。當ARM狀態(tài)時，每條指令為4字節(jié)長，所以PC始終指向該指令地址加8字節(jié)的地址，即：PC值=當前程序執(zhí)行位置+8;而ADS中的pc，是為了調試看著方便而修改過的，它指向的是正在執(zhí)行的指令，即“真正pc-8”！

SWI和未定義指令異常中斷的返回

指令地址：

A PC-8當前指令為SWI或未定義指令，此時發(fā)生中斷.PC的值還沒有更新。

A+4 PC-4中斷時處理器將PC-4保存到LR。;r！

A+8 PC

返回時，從發(fā)生中斷的指令A（PC-8）的下一條指令A+4（PC-4）處開始執(zhí)行，所以直接把LR的值賦給PC就行了，具體指令為MOV PC，LR（PC=A+4=LR）。

白話解釋：對于SWI和未定義指令發(fā)生異常時pc沒有更新，根據ARM的三級流水線原理，pc沒有更新，仍然等于（A+8）;lr = pc – 4（這時處理器決定的，無法更改?。┘碅+4。

由于這類異常返回后應執(zhí)行下一條指令（A+4），所以返回時，pc=lr即可。

IRQ 和FIQ異常中斷處理的返回指令地址對應于PC A，PC-8執(zhí)行此指令完成后（?。┎樵僆RQ及FIQ，如果有中斷請求則產生中斷。

A+4 PC-4

A+8 PC ;lr！

（此時PC的值已經更新，指向A+12.將當前PC-4，即A+8）。

保存到LR.返回時，要接著執(zhí)行A+4（LR-4）處的指令，所以返回指令為：

SUBS PC，LR，#4（PC=A+4=LR-4）

白話解釋：對于普中斷和快中斷異常，中斷必須在一條指令執(zhí)行完以后被檢測到，如正在執(zhí)行指令甲時發(fā)生了中斷，不等指令甲執(zhí)行完是不會處理該中斷的，發(fā)生異常時pc已經更新（A+12）; lr=pc– 4（這時處理器決定的，無法更改?。┘碅+8返回后，應執(zhí)行被中斷而沒有執(zhí)行的指令（上面的A+4），所以返回時，pc= lr-4。

指令預取中止異常中斷處理的返回

指令地址：

A PC-8 執(zhí)行本指令時發(fā)生中斷，A+4 PC-4處理器將A+4（PC-4）保存到：

LR. ;lr！A+8 PC

返回時，發(fā)生指令預取中止的指令A（PC-8）處重新執(zhí)行，所以返回指令為SUBS PC，LR，#4（PC=A=LR-4）。

白話解釋：對于預取指令中止異常發(fā)生預取指令異常時，是在執(zhí)行時發(fā)生的異常，pc未更新，即pc=A+8;lr=pc – 4（這時處理器決定的，無法更改?。┘碅+4。

由于這類異常返回后應重新執(zhí)行異常的那個指令（A），所以返回時，pc = lr-4。

數據訪問中止異常中斷處理的返回

指令地址：

A PC-8 本指令訪問有問題的數據，產生中斷時，PC的值已經更新。

A+4 PC-4 中斷發(fā)生時PC=A+12，處理器將A+8（PC-4）保存到LR.。

A+8 PC ;lr！

返回時，要返回到A處繼續(xù)執(zhí)行，所以指令為SUBS PC，LR，#8.（PC=A=LR-8）

白話解釋：對于數據訪問中止異常時，是在執(zhí)行時訪問數據錯誤。

導致的異常，pc已經更新，即pc=A+12。

lr=pc–4（這時處理器決定的，無法更改?。┘碅+8。

由于這類異常返回后應重新執(zhí)行異常的那個指令（A），所以返回時，pc=lr-8。

總結

引起PC更新的原因一種是數據中止，還有就是中斷了。

中斷必須是在一條指令執(zhí)行完畢后才能被檢測到，所以它中斷的只是還未執(zhí)行的那條。指令（pc-8），所以pc=lr – 4;

與中斷相同，SWI和未定義指令異常也是返回到下一條指令（pc-4），只是他們在執(zhí)行時，PC的值并沒有更新，所以pc= lr。

預取指令中止異常，也沒有發(fā)生pc更新，但它還得重新執(zhí)行發(fā)生異常的那條指令，所以pc=lr–4。

數據訪問中止異常，發(fā)生了pc更新，并且它也需要重新執(zhí)行發(fā)生異常的那條指令，所以pc=lr–8。

通過以上的介紹，可以看到造成單片機中斷返回的原因非常多，每種方法的應對方案都不盡相同。在ARM芯片調試過程中遇到中斷返回問題的朋友不妨仔細閱讀本文，相信會從中找到問題的解決方法。也可收藏本文以備不時之需，在遇到錯誤的時候進行查閱。