基于ARM7內(nèi)核的SWI軟中斷功能設(shè)計(jì)方案詳解

筆者在設(shè)計(jì)一項(xiàng)目時(shí)采用LPC2458。此CPU為ARM7內(nèi)核，帶512K字節(jié)的片內(nèi)FLASH，98k字節(jié)的片內(nèi)RAM，支持片外LOCAL BUS總線，可從片外NOR FLASH啟動(dòng)CPU.由于代碼量較大，程序放在片外的NOR FLASH中。且存在片外NOR FLASH在運(yùn)行程序時(shí)，需對(duì)片外的NOR FLASH擦寫的需求。
?

圖1存儲(chǔ)部分原理框圖

在設(shè)計(jì)中，片外NOR FLASH的大小為16M字節(jié)。其中2M規(guī)劃為存放運(yùn)行程序，剩余的空間用于產(chǎn)品運(yùn)行日志，告警燈存儲(chǔ)空間。因此存在著在程序運(yùn)行時(shí)對(duì)片外NOR FLASH擦寫的需求。如果程序正在正常運(yùn)行的片外FLASH中去擦寫FLASH，會(huì)存在總線沖突的問題，無法實(shí)現(xiàn)此功能。我們采用ARM7內(nèi)核的SWI軟中斷功能來實(shí)現(xiàn)。

ARM軟中斷原理（SWI）

軟中斷（SWI）目前沒有找到任何官方的正式定義。筆者嘗試與硬中斷對(duì)比定義如下：

1.軟中斷發(fā)生的時(shí)間是由程序控制的，而硬中斷發(fā)生的時(shí)間是隨機(jī)的。

2.軟中斷是由程序調(diào)用發(fā)生的，而硬中斷是由外設(shè)引發(fā)的。

3.硬中斷處理程序要確保它能快速完成它的任務(wù)，這樣程序執(zhí)行時(shí)才不會(huì)等待較長的時(shí)間。

在C程序中調(diào)用軟件中斷需要用到編譯器的擴(kuò)展功能，使用關(guān)鍵字“_SWI”來聲明中斷函數(shù)。注意軟中斷號(hào)碼同時(shí)在函數(shù)定義時(shí)指定。

_swi（0x24） void my_swi（void）；

這樣當(dāng)調(diào)用函數(shù)my_swi的時(shí)候，就會(huì)用“SWI 0X24”來代替普通的函數(shù)調(diào)用“BL my_swi”。

可以發(fā)現(xiàn)軟件中斷同樣存在著中斷分支的問題，即需要根據(jù)中斷號(hào)碼來決定調(diào)用不同的處理程序。軟中斷號(hào)碼只存在于SWI指令碼當(dāng)中，因此需要在中斷處理程序中讀取觸發(fā)中斷的指令代碼，然后提取中斷號(hào)信息，再進(jìn)行進(jìn)一步處理。下面是軟中斷指令的編碼格式：

ARM狀態(tài)下的SWI指令編碼格式，32位長度，其中24位是中斷編號(hào)。

Thumb狀態(tài)下的SWI指令編碼格式，16位長度，其中低8位是中斷編號(hào)。

為了在中斷處理程序里面得到SWI指令的地址，可以利用LR寄存器。每當(dāng)響應(yīng)一次SWI的時(shí)候，處理器都會(huì)自動(dòng)保存并調(diào)整LR寄存器，使里面的內(nèi)容指向SWI下一條指令的地址，所以把LR里面的地址內(nèi)容上溯一條指令就是所需的間隔不一樣，如果進(jìn)入SWI執(zhí)行前是在ARM狀態(tài)下，需要通過LR-4來獲得SWI指令地址，如果是在Thumb狀態(tài)下進(jìn)入，則只有LR-2就可以了。

下面是一段提取SWI中斷號(hào)碼的例程：

MRS R0，SPSR；檢查進(jìn)入SWI響應(yīng)前的狀態(tài)

TST R0，#T_bit；是ARM還是Thumb？#T_bit=0x20

LDRNEH R0，［LR， #-2］；是Thumb，讀回SWI指令碼

BICNE R0， R0， #0xff00；提取低8位

LDREQ R0， ［LR， #-4］；是ARM，讀回SWI指令碼

BICEQ R0， #ff000000；提取低24位；

寄存器R0中的內(nèi)容是正確的軟中斷編號(hào)了。