ARM7 LPC2378 遠程升級----PC、SP、LR寄存器

ARM7 LPC2378 遠程升級----SWI軟中斷
     要了解軟中斷的執行過程,你得對ARM7的三個寄存器SP、LR、PC做一個深入的理解:

1. 程序計數器PC(寄存器 R15)
    簡單理解:指向正在取指的地址

    詳細解析: 處理器要執行的程序(指令序列)都是以二進制代碼序列方式預存儲在計算機的存儲器中,處理器將這些代碼逐條地取到處理器中再譯碼、執行,以完成整個程序的執行(ARM處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度,這樣可使幾個操作同時進行,並使處理與存儲器系統之間的操作更加流暢,流水線使用三個階段,因此指令分爲三個階段執行:1.取指(從存儲器裝載一條指令);2.譯碼(識別將要被執行的指令);3.執行(處理 指令並將結果寫回寄存器)。爲了保證程序能夠連續地執行下去,CPU必須具有某些手段來確定下一條取指指令的地址。程序計數器(PC)正是起到這種作用,所以通常又稱之爲‘指令計數器’。CPU總是按照PC的指向對指令序列進行取指、譯碼和執行,也就是說,最終是PC 決定了程序運行流向。故而,程序計數器(PC )屬於特別功能寄存器範疇,不能自由地用於存儲其他運算數據.在程序開始執行前,將程序指令序列的起始地址,即程序的第一條指令所在的內存單元地址送入PC,CPU 按照 PC的指示從內存讀取第一條指令(取指)。當執行指令時,CPU自動地修改PC 的內容,即每執行一條指令PC增加一個量,這個量等於指令所含的字節數(指令字節數),使 PC總是指向下一條將要取指的指令地址。由於大多數指令都是按順序來執行的,所以修改PC 的過程通常只是簡單的對PC 加“指令字節數”。當程序轉移時,轉移指令執行的最終結果就是要改變PC的值,此PC值就是轉去的目標地址。處理器總是按照PC 指向取指、譯碼、執行,以此實現了程序轉移。

例:

     bx LR

的作用等同於

mov  PC,LR  

即跳轉到lr中存放的地址處。

2.堆棧指針寄存器 SP  (寄存器 R13)
   ARM處理器中通常將寄存器R13作爲堆棧指針(SP)。ARM處理器針對不同的模式,共有 6 個堆棧指針(SP),其中用戶模式和系統模式共用一個SP,每種異常模式都有各自專用的R13寄存器(SP)。它們通常指向各模式所對應的專用堆棧,也就是ARM處理器允許用戶程序有六個不同的堆棧空間,ARM處理器中的R13被用作SP。當不使用堆棧時,R13 也可以用做通用數據寄存器.由於處理器的每種運行模式均有自己獨立的物理寄存器R13,在用戶應用程序的初始化部分,一般都要初始化每種模式下的R13,使其指向該運行模式的棧空間。這樣,當程序的運行進入異常模式時,可以將需要保護的寄存器放入R13所指向的堆棧,而當程序從異常模式返回時,則從對應的堆棧中恢復,採用這種方式可以保證異常發生後程序的正常執行。

3.R14稱爲子程序鏈接寄存器LR(Link Register)

   當執行子程序調用指令(BL)時,R14可得到R15(程序計數器PC)的備份.在每一種運行模式下,都可用R14保存子程序的返回地址,當用BL或BLX指令調用子程序時,將PC的當前值複製給R14,執行完子程序後,又將R14的值複製回PC,即可完成子程序的調用返回。以上的描述可用指令完成。
   執行以下任意一條指令:
     MOV PC,LR
     BX LR
  在子程序入口處使用以下指令將R14存入堆棧:
    STMFD SP!,{,LR}
  對應的,使用以下指令可以完成子程序返回:
    LDMFD SP!,{,PC}

  R14可作爲通用寄存器,它有兩個特殊功能:

1,在每種模式下,模式自身的 R14 版本用於保存子程序返回地址;

2,當發生異常時,將 R14 對應的異常模式版本設置爲異常返回地址(有些異常有一個小的固定偏移量)

  就用上面所舉的例子:bx LR

的作用等同於

mov  PC,LR 

即跳轉到lr中存放的地址處。

   那麼LR存放的是什麼地址呢?

  在ARM體系結構中LR的特殊用途有兩種:一是用來保存子程序返回地址;二是當異常發生時,LR中保存的值等於異常發生時PC的值減4(或者減2,對於ARM指令是減4,對於Thumb指令是減2),因此在各種異常模式下可以根據LR的值返回到異常發生前的相應位置繼續執行。  




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