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研发客服swi(软中断)
我们知道arm有7中工作模式，除了usr模式，其他6种都是特权模式。我们知道usr模式无法修改CPSR直接进入其他特权模式，但linux应用程序一般运行在usr模式，既然usr模式权限非常低，是无法直接访问硬件寄存器的，那么它是如何访问硬件的呢？
linux应用程序是通过系统调用，从而进入内核态，运行驱动程序来访问的硬件，那么系统调用又是如何实现的呢，就是通过软中断swi指令来进入svc模式，进入到svc模式后当然就能访问硬件啦。
所以我们的应用程序在usr模式想访问硬件，必须切换模式，怎么切换？
有以下两种方式：
1.发生异常或中断（被动的）
2.swi + 某个值(主动的)
现在介绍如何进入软中断swi：
我们知道cpu一上电会跳到0地址（reset复位）执行代码，此时CPU处于svc模式，2440异常向量表如下图所示：
为了验证usr模式能够主动的通过swi软中断指令来进入svc模式, 我们先将模式切换到usr模式，那么这个时候就不能访问硬件了，也不能直接修改cpsr直接进入其他模式。
从上图我们设置CPSR让M4-M0处在10000，这样就进入了usr模式, 然后我们修改。修改start.s如下：
.global _start
_start:
b reset
ldr pc, und_addr
ldr pc, swi_addr
...
und_addr:
.word do_und
swi_addr:
.word do_swi
reset：
/*
看门狗
时钟
set SP
sdram_init
重定位
bl uart0_init
*/
/*先进入usr模式*/
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr 读到r0 */
/*使用bic命令 bitclean 把低4位清零*/
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
msr cpsr, r0 /* 写入cpsr */
/* 设置usr模式下的栈sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
swi 0x123 /* 执行此命令, 触发SWI异常, 进入0x8执行 */
ldr pc, =main /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */
halt:
b halt
那么当执行到swi 0x123，就会触发SWI异常, 进入0x8的向量去执行，调用do_swi，我们参考上一节do_und实现我们的软中断服务程序do_swi。
do_swi:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_svc保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_svc保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10011, 进入到svc模式
* 4. 跳到0x08的地方执行程序
*/
/* sp_svc未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x33e00000
/* 保存现场 */
/* 在swi异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {r0-r12, lr}
/* 处理swi异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =swi_string /*这里r0, r1只是为了给printException传参*/
bl printException
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
swi_string:
.string "swi exception"
完整的代码如下：
展开代码
.global _start
b reset
ldr pc, und_addr
ldr pc, swi_addr
...
und_addr:
.word do_und
swi_addr:
.word do_swi
do_swi:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_svc保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_svc保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10011, 进入到svc模式
* 4. 跳到0x08的地方执行程序
*/
/* sp_svc未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x33e00000
/* 保存现场 */
/* 在swi异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {r0-r12, lr}
/* 处理swi异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =swi_string /*这里r0, r1只是为了给printException传参*/
bl printException
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
swi_string:
.string "swi exception"
.align 4
reset：
/*
看门狗
时钟
set SP
sdram_init
重定位
bl uart0_init
*/
/*先进入usr模式*/
mrs r0, cpsr /* 读出cpsr 读到r0 */
/*使用bic命令 bitclean 把低4位清零*/
bic r0, r0, #0xf /* 修改M4-M0为0b10000, 进入usr模式 */
msr cpsr, r0 /* 写入cpsr */
/* 设置usr模式下的栈sp_usr */
ldr sp, =0x33f00000
swi 0x123 /* 执行此命令, 触发SWI异常, 进入0x8执行 */
ldr pc, =main /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */
halt:
b halt
测试结果如下：
打印出了软中断异常的字符串和svc模式。
如何打印出swi软中断号 如何才能知道swi的值呢？
我们要读出swi 0x123指令，我们知道当执行完swi 0x123指令以后，会发生swi异常，lr_svc = PC + offset. 从下图看出offset是4.
我们知道lr_svc保存着被中断模式的下一条指令的地址，那么我们把lr寄存器的地址减去4就是当前pc的值，即为swi 0x123这条指令的地址。
do_swi代码修改如下：
do_swi:
/* 执行到这里之前:
* 1. lr_svc保存有被中断模式中的下一条即将执行的指令的地址
* 2. SPSR_svc保存有被中断模式的CPSR
* 3. CPSR中的M4-M0被设置为10011, 进入到svc模式
* 4. 跳到0x08的地方执行程序
*/
/* sp_svc未设置, 先设置它 */
ldr sp, =0x33e00000
/* 保存现场 */
/* 在swi异常处理函数中有可能会修改r0-r12, 所以先保存 */
/* lr是异常处理完后的返回地址, 也要保存 */
stmdb sp!, {r0-r12, lr}
我们要把lr拿出来保存,因为bl printException会破坏lr，那么把lr保存在哪个个寄存器比较好呢？
我们知道当调用‘bl printException’可能会修改某些寄存器，但是又会恢复这些寄存器，那么得知道它会保护哪些些寄存器。 我们来看下ATPCS规则：
在子程序中,使用R4~R11来保存局部变量,子程序进入时必须保存这些寄存器的值,在返回前必须恢复这些寄存器的值。所以对于 r4 ~ r11在C函数里会保存这几个寄存器，执行完C函数再把它释放掉并且恢复原来的值。我们把lr 保存在r4寄存器里，r4寄存器不会被C语言破坏。
mov r4, lr
/* 处理swi异常 */
mrs r0, cpsr
ldr r1, =swi_string
bl printException
当执行完‘swi 0x123’指令后，会发生一次异常，那个异常模式里的lr寄存器会保存下一条指令的地址（即'ldr pc, =main'），我们把lr寄存器的地址减去4就是'swi 0x123'这条指令的地址。
把r4的寄存器赋给r0让后打印我们得写出打印函数
mov r0, r4
sub r0, r4, #4 //得到swi指令的地址
bl printSWIVal
/* 恢复现场 */
ldmia sp!, {r0-r12, pc}^ /* ^会把spsr的值恢复到cpsr里 */
swi_string:
.string "swi exception"
在uart.c添加printSWIVal打印函数:
void printSWIVal(unsigned int *pSWI)
{
puts("SWI val = ");
printHEx(*pSWI & ~0xff000000); //高8位忽略掉
puts("nr");
}