ARM處理器模式切換（含MRS，MSR指令）
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1.1.1ARM處理器模式切換（含MRS，MSR指令）
除了用戶模式和系統(tǒng)模式，其余模式下都有一個(gè)私有SPSR保存狀態(tài)寄存器，用來(lái)保存切換到該模式之前的執(zhí)行狀態(tài)，之所以用戶模式和系統(tǒng)模式?jīng)]有SPSR是因?yàn)?，通常CPU大部分時(shí)間執(zhí)行在用戶模式下，當(dāng)產(chǎn)生異?；蛳到y(tǒng)調(diào)用時(shí)會(huì)分別切換進(jìn)入另外幾種模式，保存用戶模式下的狀態(tài)，當(dāng)切換回原先模式時(shí)，直接回復(fù)SPSR的值到CPSR就可以了，因此，用戶模式和系統(tǒng)模式下不需要SPSR，其詳細(xì)操作查看下節(jié)異常處理。以上幾種模式通過(guò)CPSR里的M[4:0]位進(jìn)行區(qū)分，如圖3-1所示：
圖3-1 CPSR控制位
通過(guò)向模式位M[4:0]里寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)切換到不同的模式，在對(duì)CPSR，SPSR寄存器進(jìn)行操作不能使用mov，ldr等通用指令，只能使用特權(quán)指令msr和mrs。
在ARM處理器中，只有MRS（Move to Register from State register）指令可以對(duì)狀態(tài)寄存器CPSR和SPSR進(jìn)行讀操作。通過(guò)讀CPSR可以獲得當(dāng)前處理器的工作狀態(tài)。讀SPSR寄存器可以獲得進(jìn)入異常前的處理器狀態(tài)（因?yàn)橹挥挟惓ＤＪ较掠蠸PSR寄存器）。
例如：
MRSR1，CPSR;將CPSR狀態(tài)寄存器讀取，保存到R1中
MRSR2，SPSR;將SPSR狀態(tài)寄存器讀取，保存到R2中
通過(guò)MRS指令可以取得狀態(tài)寄存器里的值，然后比較其模式位M[4:0]的值判斷當(dāng)前所處模式，當(dāng)然也可以比較其它相應(yīng)位了解當(dāng)前CPU的狀態(tài)。MRSR2，SPSR;將SPSR狀態(tài)寄存器讀取，保存到R2中
同樣，在ARM處理器中，只有MSR指令可以對(duì)狀態(tài)寄存器CPSR和SPSR進(jìn)行寫操作。與MRS配合使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CPSR或SPSR寄存器的讀-修改-寫操作，可以切換處理器模式、或者允許/禁止IRQ/FIQ中斷等。
由于xPSR寄存器代表了CPU的狀態(tài)，其每個(gè)位有特殊意義，在執(zhí)行對(duì)xPSR狀態(tài)寄存器寫入時(shí)（讀取時(shí)不存在該用法），為了防止誤操作和方便記憶，將xPSR里32位分成四個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域用小寫字母表示：
c控制域屏蔽psr[7..0]
x擴(kuò)展域屏蔽psr[15..8]
s狀態(tài)域屏蔽psr[23..16]
f標(biāo)志域屏蔽psr[31..24]
注意：區(qū)域名必須為小寫字母
向?qū)?yīng)區(qū)域進(jìn)行執(zhí)行寫入時(shí)，使用xPSR_x可以指定寫入?yún)^(qū)域，而不影響狀態(tài)寄存器其它位，如：x擴(kuò)展域屏蔽psr[15..8]
s狀態(tài)域屏蔽psr[23..16]
f標(biāo)志域屏蔽psr[31..24]
注意：區(qū)域名必須為小寫字母
使能IRQ中斷：
ENABLE_IRQ
MRSR0，CPSR;將CPSR寄存器內(nèi)容讀出到R0
BICR0，R0，#0x80;清掉CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c，R0;將修改后的值寫回CPSR寄存器的對(duì)應(yīng)控制域
MOVPC，LR;返回上一層函數(shù)
禁用IRQ中斷：MRSR0，CPSR;將CPSR寄存器內(nèi)容讀出到R0
BICR0，R0，#0x80;清掉CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c，R0;將修改后的值寫回CPSR寄存器的對(duì)應(yīng)控制域
MOVPC，LR;返回上一層函數(shù)
DISABLE_IRQ
MRSR0 CPSR;將CPSR寄存器內(nèi)容讀出到R0
ORRR0，R0，#0x80;設(shè)置CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c，R0;將修改后的值寫回CPSR寄存器的對(duì)應(yīng)控制域
MOVPC，LR;返回上一層函數(shù)
下表列出了不同模式的二進(jìn)制數(shù)表示：MRSR0 CPSR;將CPSR寄存器內(nèi)容讀出到R0
ORRR0，R0，#0x80;設(shè)置CPSR中的I控制位
MSRCPSR_c，R0;將修改后的值寫回CPSR寄存器的對(duì)應(yīng)控制域
MOVPC，LR;返回上一層函數(shù)
表3-3不同工作模式對(duì)應(yīng)二進(jìn)制
| 模式名 | 用戶 | 快中斷 | 中斷 | 管理 | 中止 | 未定義 | 系統(tǒng) |
| M[4:0] | 10000 | 10001 | 10010 | 10011 | 10111 | 11011 | 11111 |
stack_init;棧指針初始化函數(shù)
@ undefine_stack
msr cpsr_c，#0xdb;切換到未定義異常
ldrsp，=0x34000000;棧指針為內(nèi)存最高地址，棧為倒生的棧
;?？臻g的最后1M0x34000000~0x33f00000
@ abort_stack
msr cpsr_c，#0xd7;切換到終止異常模式
ldrsp，=0x33f00000;?？臻g為1M，0x33f00000~0x33e00000
@ irq_stack
msrcpsr_c，#0xd2;切換到中斷模式
ldrsp，=0x33e00000;棧空間為1M，0x33e00000~0x33d00000
@ sys_stack
msrcpsr_c，#0xdf;切換到系統(tǒng)模式
ldrsp，=0x33d00000;?？臻g為1M，0x33d00000~0x33c00000
msrcpsr_c，#0xd3;切換回管理模式
mov pc，lr
評(píng)論