ARM指令栈操作&软中断_mov sp arm

书接上文：浅谈ARM处理器工作模式&内核寄存器&指令语句

栈操作

接上文LDM/STM指令部分提到的栈操作，栈操作主要分为两种：

1. PUSH：压栈
2. POP：弹栈

栈操作时又分为两种实现方式：

1. 满栈：SP所指的地址有数据
2. 空栈：SP所指的地址无数据

以下为不同的栈类型对应的栈操作指令：

软中断

通过汇编指令软件实现中断称为软中断。通过软中段机制，运行在用户模式下的应用程序，可请求操作系统执行一系列的特权操作。

为了参考，我们再次将上一篇文章中的ARM内核寄存器组列表罗列于此：

软中断命令

SWI{(cond)} <SWI NUMBER>
1

SWI指令可以产生一个异常陷阱，从而跳转到异常向量表的SWI_handler，SWI NUMBER为中断号。

^符号可以在弹栈的同时将SPSR的值赋给CPSR。

软中断原理

软中断需要实现模式改变后寄存器现场的保存，和模式恢复后寄存器现场的恢复，分为以下几步：

1. 初始化特殊模式的内存栈，将特殊模式的内存栈首地址赋值给特殊模式的SP寄存器，此处我们赋值给软中断模式的SP寄存器。
2. SWI指令产生异常陷阱，同时生成中断号。
3. 跳转入异常向量表，再由异常向量表跳转至代码段对应的指令段。
4. 将之前公用寄存器现场保存压入特殊模式的内存栈中，因为这些公用的寄存器在特殊模式下也会使用，会造成之前模式的寄存器现场破坏。
5. 获取中断号。
6. 跳转至对应中断号的指令代码
7. 中断程序执行完毕，将特殊模式内存栈中存储的上一模式的寄存器现场恢复，即弹栈恢复。

以上为软中断实现的基本步骤，以下为满栈降序式的内存栈为例，进行的软中断实现：

.text
.global _start
_start:
@0
	b reset
@4
	b undef_handler
@8
	b swi_handler @进入异常向量表后，工作模式由user转为svc，从异常向量表跳转到软中断代码段
	b perfetch_handler
	b databort_handler
	nop
	b irq_handler
	b fiq_handler
	

reset:
	@将SVC模式下的栈内存首地址赋给SVC模式的SP寄存器
	ldr r0,=svc_stack
	add r0,#128 @指到栈底
	mov sp,r0	@初始化svc的sp
	
	mrs r0,cpsr
	bic r0,#3
	msr cpsr,r0 @进入user模式
	
	@将USER模式下的栈内存首地址赋给USER模式的SP寄存器
	ldr r0,=user_stack
	add r0,#128 @指到栈底
	mov sp,r0	@初始化user的sp
	
	mov r1,#11
	mov r2,#12
	mov r3,#13
	
	@swi跳转到异常向量表
	swi 10
	nop
	nop
	nop
	
	b .
undef_handler:
swi_handler:
	@将r0~r12,lr寄存器的数据压入svc模式下的内存栈中
	@保护user模式的寄存器现场
	stmfd sp!,{r0-r12,lr} 
	mov r1,#1
	mov r2,#2
	mov r3,#3
	
	@取当前模式的中断号
	sub lr,#4
	ldr r4,[lr]
	bic r4,#0xff000000
	cmp r4,#10
	beq swi_10 @若中断号为10跳转
	cmp r4,#1
	b swi_end
	
	nop
	nop
	nop
	
	movs pc,lr	@跳转回reset

swi_10:
	@将svc模式下内存栈中的数据弹栈到寄存器r0~r12，lr
	@^ 出栈的同时将当前的spsr->cpsr，恢复模式改变前cpsr的寄存器状态
	@将中断前user模式下的寄存器现场恢复
	@将lr的值赋给pc，也就是将程序重新指向中断事件断点处。
	ldmfd sp!,{r0-r12,pc}^ 
swi_end:
	movs r0,#0
	ldmfd sp!,{r0-r12,pc}^	@^ 出栈的同时将当前的spsr->cpsr
perfetch_handler:
databort_handler:
irq_handler:
fiq_handler:
	
.data
svc_stack: .space 128
user_stack: .space 128
.end
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