朱老师ARM裸机学习笔记（五）：ARMCPU工作模式以及寄存器

ARM的约定

byte 8bits
halfword 16bits
word 32bits

ARM Core 提供的指令集

ARM指令集 32bits
Thumb 指令集 16bits
Thumb2 指令集 16&32bits

ARM CPU的七种工作模式符号解释User用户模式，大部分任务执行在这种模式FIQ快速中断模式，当一个更高优先级中断产生时，会进入这种模式IRQ中断模式，当一个低优先级终端产生时，会进入这种模式Supervisor复位或软中断指令执行时会进入这种模式Abort存取异常，当存取异常时会进入这种模式Undef未定义指令，当执行未定义指令时会进入这种模式System系统模式，使用和User模式相同的寄存器集的特权模式

除User模式是normal（普通模式）外，其他6种都是Privilege(特权模式)，特权模式中，除Sys模式外，其余5种都是异常模式。
各种模式之间的切换，可以是程序员通过代码手动切换（写CPSR寄存器），也可以是CPU在某些情况下自动切换。
各种模式下可以访问的CPU寄存器不同

ARM CPU的37个寄存器

CPU在不同的模式下可以反问的CPU寄存器不同，上图中黑色部分是user模式可以访问的寄存器，FIQ中的黑色部分表示和User模式下的一样，及FIQ模式下访问的r0和User模式下的r0是同一个寄存器，而灰色的r8是FIQ模式特有的自己的寄存器。同理，IRQ下的r13,r14同样也是自己模式下的私有寄存器，只有在自己的模式下才能访问。

ARM共有37个寄存器，都是32位长度。
37个寄存器中30个为通用型，1个固定用作PC，一个固定用做CPSR，五个固定用做5种异常模式下的SPSR。

CPSR寄存器用以表明CPU的某些状态信息。各位意义如下图

SPSR寄存器用于，保存进入异常模式时保存CPSR中的数据，当从异常模式返回用户模式时，用以恢复CPSR中的数据。
r15寄存器也叫pc （program control）寄存器，是程序指针，pc指向哪里，CPU就会执行pc指向地址的指令。

ARM异常处理

所有正常工作之外的流程叫做异常。中断也是异常的一种。
当异常发生时，CPU会自动跳转到固定的地址运行，这个固定的地址就是终端向量表，中断向量表中存储所有异常的应跳转到的程序地址。异常向量表是硬件向软件提供的处理异常的支持。

ARM异常处理流程：当异常产生式，首先拷贝CPSR到 SPSR_，
然后设置适当的CPSR位，改变处理器工作模式，进入ARM态，进行异常处理，保存返回地址LR_设置PC为相应的异常向量。
当异常返回时，从SPSR_恢复CPSR，从LR_恢复PC
这些操作只能在ARM态进行。