ARM處理器工作模式實驗.

1、ARM處理器工作模式實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗掌握學(xué)會使用 MSR/MR指令實現(xiàn)ARM處理器工作模式的切換，觀察不同 模式下的寄存器，加深對 CPU結(jié)構(gòu)的理解。通過實驗掌握ld中如何使用命令行指定代碼段起始地址。二、實驗設(shè)備硬件：PC機(jī)。軟件：Embest IDE PrO 2004 集成開發(fā)環(huán)境，Windows 98/2000/NT/XP。三、實驗內(nèi)容通過ARM匚編指令，在各種處理器模式下切換并觀察各種模式下寄存器的區(qū)別。 掌握ARM不同模式的進(jìn)入與退出。四、實驗原理1. ARM處理器模式ARM*系結(jié)構(gòu)支持表3-2所列的7種處理器模式。在軟件控制下可以改變模式，外部中斷或異常處理也可以引起模式發(fā)

2、生改變。址碑洋橫壷1耳門WT'1il能杵*序:M'l-.：1常代i Ti怙1氐存?zhèn)騍 HJ，曲育W器1累護(hù)戈權(quán)fpJ紅宵計的林艸佃fi-v -丨將相4杵卒瓏仃衿處理樓式大多數(shù)應(yīng)用程序在用戶模式下執(zhí)行。當(dāng)處理器工作在用戶模式時，正在執(zhí)行的程 序不能訪問某些被保護(hù)的系統(tǒng)資源，也不能改 變模式，除非異常發(fā)生。這允許適當(dāng)編寫操作 系統(tǒng)來控制系統(tǒng)資源的使用。除用戶模式外的其他模式稱為“特權(quán)模 式”，它們可以自由地訪問系統(tǒng)資源和改變模 式。其中的5種稱為“異常模式”，即FIQ(FastInterrupt Request) 、IRQ(lnterruptRequest)、管理(Supervis

3、or)、中止(Abort) 和未定義(Undefined)。當(dāng)特定的異常出現(xiàn)時，進(jìn)入相應(yīng)的模式。每種模式都有某些附加的寄存器，以避 免異常出現(xiàn)時用戶模式的狀態(tài)不可靠。剩下的模式是“系統(tǒng)模式”。僅ARM體系結(jié)構(gòu)V4以及以上的版本有該模式。不能 由于任何異常而進(jìn)入該模式。它與用戶模式有完全相同的寄存器，但它是特權(quán)模式， 不受用戶模式的限制。它供需要訪問系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)任務(wù)使用，但希望避免使用 與異常模式有關(guān)的附加寄存器。避免使用附加寄存器保證了當(dāng)任何異常出現(xiàn)時，都不 會使任務(wù)的狀態(tài)不可靠。2 .程序狀態(tài)寄存器3.2節(jié)提到的程序狀態(tài)寄存器 CPSF和SPSR包含了條件碼標(biāo)志、中斷禁止位、當(dāng)前處理器

4、模式以及其他狀態(tài)和控制信息。每種異常模式都有一個程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR當(dāng)異常出現(xiàn)時，SPSR用于保留CPSR勺狀態(tài)。3.本實驗涉及到的Id命令行參數(shù)-Ttext org使用org作為輸出文件的text段的起始地址。org必須是十六進(jìn)制數(shù)。 實驗操作步驟(1) 參考3.1節(jié)實驗A的步驟 建立一個新的工程，命名為 ARMMode(2) 參考3.1節(jié)實驗A的步驟(2)和實驗參考程序編輯輸入源代碼。編輯完畢后， 保存文件為ARMMode。(3) 選擇菜單項Project- Add To Project- Files，或在工程管理窗口右擊選擇快搪菜單命令，打開文件選擇對話框，在工程目錄下選擇剛才建

5、立的源文件 ARMMode。(4) 參考3.1節(jié)實驗A的步驟(4)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。注意：在鏈接器設(shè)置選項卡的 Link Options 框內(nèi)，手動加上“ -Ttext 0x0 ”，即 指定代碼段起始地址為Ox0,如圖3-8所示。(5) 參考3.1節(jié)實驗A的步驟 生成目標(biāo)代碼。在調(diào)試設(shè)置選項卡中的Downioad address文本框內(nèi)，輸入的下載地址應(yīng)該與鏈接器設(shè)置中指定的代碼段起始地址相同，以保證程序能夠正常執(zhí)行，如圖3-9所示。(7) 選擇菜單項Debug Remote Connect連接軟件仿真器，執(zhí)行 Download命令下 載程序，并打開寄存器窗口。(8) 單步執(zhí)行，觀察并記錄寄存器R

6、O和CPSRS的變化，以及每次變化后執(zhí)行寄存器賦值后36個寄存器值的變化情況，尤其注意各個模式下R13和R14的值。結(jié)合實驗內(nèi)容和相關(guān)資料，觀察程序運行，通過實驗加深理解ARM各種狀態(tài)下寄存器的使用。理解和掌握試驗后，完成實驗練習(xí)題。SJfFm噲門tiFtt糟罔說g= W T nilhl IJlE 調(diào)込衛(wèi)pRMte IJDOvjjDlnclDryl Gwftttor f toicnM» Untof 11 >OVB* 仙£ DmutaMe lieU ybfwyLMnf aatplOle：rOMFutWe RWBw；j Ad c b u glAnMmddcJUWt flH

7、ww pTtexi 9x(1 o.'diC'tiiuqVM mo . e H 5f<BiMniiinHr.D>0m_n| FSJ«BOf I ftomi*CMBW Dnwia 阮 dDmMEAfl；*軸 EtutrtAn 麗 mu du £ rr眄電 mwdMdtfwWp 、牛 pawBlw4 iddtBBB：>LExeoM unW*i 更網(wǎng)亟Ti亦WT4Ja-fjHoakpnfOHntown-I 廣 DMn cim JCOewftiwi 詢 r«t* i救丨范伽piflieMiyMbt ；五、實驗結(jié)果CurrentRe：R1：R

8、2；R3:R4：R5：R6；R7；R8:R9：R10：R11：R12:館- - -i *! = R13：R1U：R15：SP:LR；PC：-s田ipQxOOQeQQd2exOQoeBoe20X000000030x00000004OxOOQeOQ05BxoeoeQseeQxOQoeeoe? QxooQoeaoe oxeoaeoaeo exOBQOQaOQOkQOOQOQOOSxQOOeOQOQQxOQOOQOOQoxOQOoaeibOkQOOQOOIc oxeooooQdcOxOOOOOaibOxOOQOOaic exOQQOQOdCCPSR： OKoeeoeod2SPSR: OxQOQQOOQ

9、Ore o s I u F實驗參考程序.global Start.textStart:b Reset_Ha ndlerUn defi ned_Ha ndler:b Un defi ned_Ha ndlerb SWI_Ha ndlerP refetch_Ha ndler:b P refetch_Ha ndlerAbort_Ha ndler:b Abort_Ha ndlernop /* Reserved vector */IRQ_Ha ndler:b IRQ_Ha ndlerFIQ_Ha ndler:b FIQ_Ha ndlerSWI_Ha ndler:mov p c, lrReset Handi

10、er:/* read CPSR value */* clear low 5 bit */* set the mode as System mode */* write the data into CPSR */* in itializatio n the register in System mode */mrs rO,c psrbic rO,rO,#Ox1forr rO,rO,#Ox1fmsr cp sr,rOmov rO, #1mov r1, #2mov r2, #3mov r3, #4mov r4, #5mov r5, #6mov r6, #7mov r7, #8mov r8, #9mo

11、v r9, #1Omov r1O, #11mov r11, #12mov r12, #13mov r13, #14mov r14, #15*/* into FIQ modemrs rO,c psrbic rO,rO,#Ox1forr rO,rO,#Ox11 /* set the mode as FIQ mode */msr cp sr,rOmov r8, #16/* in itializatio n the register in FIQ mode */mov r9, #17mov r1O, #18mov r11, #19mov r12, #2Omov r13, #21mov r14, #22

12、*/* into SVC modemrs rO,c psrbic rO,rO,#Ox1forr rO,rO,#Ox13 /* set the mode as SVC mode */msr cp sr,rOmov r13, #23/* ini tialization the register in SVC mode */mov r14, #24*/* in to Abort modemrs rO,c psrbic rO,rO,#Ox1forr rO,rO,#Ox17 /* set the mode as Abort mode */msr cp sr,rO/* in itializati on t

13、he register in Abort mode */mov r13, #25mov r14, #26/* into IRQ modemrs rO,c psrbic rO,rO,#Ox1forr r0,r0,#0x12msr cp sr,r0mov r13, #27mov r14, #28/* into UNDEF modemrs r0,c psrbic r0,r0,#0x1forr r0,r0,#0x1b/* set the mode as UNDEF mode */msr cp sr,r0mov r13, #29/* ini tialization the register in UNDEF mode