1、肇慶學(xué)院電子信息與機(jī)電工程學(xué)院實驗日期：2015年11月30日班級：1班，12班電氣班名稱：黎俊杰學(xué)生編號：19教師評價：_ _實驗二：ARM處理器工作模式實驗第一，實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗，我們學(xué)會了使用MSR/MRS指令來切換ARM處理器的工作模式，觀察不同模式下的寄存器，加深對CPU結(jié)構(gòu)的理解。通過實驗掌握如何使用命令行指定ld中代碼段的起始地址。二、實驗設(shè)備硬件：個人電腦。軟件：嵌入式集成開發(fā)環(huán)境Pr0 2004集成開發(fā)環(huán)境。三、實驗內(nèi)容通過ARM匯編指令，切換到不同的處理器模式，觀察不同模式下寄存器的差異。掌握ARM不同模式的進(jìn)入和退出。第四，實驗原理1.arm處理器模式ARM架構(gòu)支持表3-

2、2中列出的七種處理器模式。模式可以在軟件的控制下改變，外部中斷或異常處理也可以導(dǎo)致模式改變。大多數(shù)應(yīng)用程序以用戶模式執(zhí)行。當(dāng)處理器在用戶模式下工作時，執(zhí)行程序不能訪問某些受保護(hù)的系統(tǒng)資源，并且不能改變模式，除非發(fā)生異常。這允許操作系統(tǒng)被正確地寫入以控制系統(tǒng)資源的使用。圖2-1除用戶模式之外的其他模式稱為“特權(quán)模式”，它可以自由訪問系統(tǒng)資源和更改模式。其中五種被稱為“異常模式”，即快速中斷請求、中斷請求、監(jiān)控、中止和未定義。當(dāng)出現(xiàn)特定異常時，進(jìn)入相應(yīng)模式。每種模式都有一些額外的寄存器，以避免出現(xiàn)異常時用戶模式的不可靠狀態(tài)。其余模式為“系統(tǒng)模式”。只有ARM架構(gòu)V4和更高版本才有這種模式。由于任何

3、異常，您不能進(jìn)入此模式。它具有與用戶模式完全相同的寄存器，但它是特權(quán)模式，不受用戶模式的限制。它由需要訪問系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)任務(wù)使用，但最好避免使用與異常模式相關(guān)的額外寄存器。避免使用額外的寄存器可確保在出現(xiàn)任何異常時，任務(wù)的狀態(tài)不會不可靠。2.程序狀態(tài)寄存器第3.2節(jié)中提到的程序狀態(tài)寄存器CPSR和SPSR包含條件碼標(biāo)志、中斷禁用位、當(dāng)前處理器模式以及其他狀態(tài)和控制信息。每個異常模式都有一個程序狀態(tài)保存寄存器SPSR。在異常情況下，SPSR被用來保持CPSR的狀態(tài)。3.標(biāo)識本實驗中涉及的命令行參數(shù)-Ttext組織使用組織作為輸出文件文本部分的起始地址。組織必須是十六進(jìn)制數(shù)。實驗操作步驟(1)

4、參考第3.1節(jié)實驗a的步驟(1)，建立一個名為ARMMode的新項目。(2)參考第3.1節(jié)實驗A的步驟(2)和實驗的參考程序，編輯輸入源代碼。編輯后將文件另存為ARMMode.s。(3)選擇菜單項“項目-添加到項目-文件”，或在項目管理窗口中右鍵單擊選擇快速預(yù)覽菜單命令，打開文件選擇對話框，并選擇剛剛在項目目錄中創(chuàng)建的源文件。(4)有關(guān)相應(yīng)的設(shè)置，請參考第3.1節(jié)實驗A的步驟(4)。注意：在鏈接器設(shè)置選項卡的鏈接選項框中，手動添加“-Ttext Ox0”，即指定代碼段的起始地址為Ox0，如圖3-8所示。(5)參考第3.1節(jié)實驗A的步驟(5)生成目標(biāo)代碼。(6)在調(diào)試設(shè)置選項卡的下載地址文本框中

5、，輸入的下載地址應(yīng)該與鏈接器設(shè)置中指定的代碼段的起始地址相同，以確保程序的正常執(zhí)行，如圖3-9所示。(7)選擇菜單項“調(diào)試-遠(yuǎn)程連接”以連接軟件模擬器，執(zhí)行“下載”命令以下載程序，并打開注冊窗口。(8)逐步觀察并記錄寄存器RO和CPSR值的變化，以及每次變化后寄存器分配后36個寄存器值的變化，特別注意各模式下R13和R14的值。結(jié)合實驗內(nèi)容和相關(guān)數(shù)據(jù)，觀察程序運行情況，通過實驗加深對ARM寄存器在各種狀態(tài)下使用的理解。理解并掌握實驗后，完成實驗練習(xí)。圖2-2V.實驗結(jié)果圖2-3系統(tǒng)模式圖2-4快速中斷模式圖2-5管理模式圖2-6中止模式圖2-7一般中斷圖2-8未定義模式實驗參考程序。全局_開始

6、。文本_start:# -設(shè)置中斷/異常向量BReset_Handler未定義的_句柄：綁定定義的_句柄BSWI _漢德勒預(yù)取_處理程序BPrefetch _處理程序abort _ Handler : BaBort _ HandlerNOPIRQ_Handler:BIRQ_HandlerFIQ_Handler:BFIQ_HandlerSWI _漢德：MOV pc，lr復(fù)位_手柄：#進(jìn)入系統(tǒng)模式MRS r0夫人/*改為CPSR值*/BIC r0，r0，#0x1f /*清零5位*/Orr0，r0，#0x1f/*將模式設(shè)置為系統(tǒng)模式*/MSRCPSR，r0 /*將r0寫入CPSR */MOV r0，

7、#1 /*在系統(tǒng)模式下初始化寄存器*/MOV r1，#2MOV r2，3號MOV r3，#4MOV r4，#5MOV r5，6號MOV r6，#7MOV r7，#8MOV r8，#9MOV r9，#10MOV r10，#11MOV r11，12號MOV r12，13號MOV r13，14號MOV r14，#15#進(jìn)入FIQ模式CPSRr0夫人BIC r0，r0，#0x1fOrr0，r0，#0x11/*將模式設(shè)置為快速中斷模式*/MSRCPSR，r0MOV r8，#16 /*在快速中斷模式下初始化寄存器*/MOV r9，17號MOV r10，#18MOV r11，19號MOV r12，20號MO

8、V r13，21號MOV r14，#22#進(jìn)入靜止無功補償器模式CPSRr0夫人BIC r0，r0，#0x1fOrr0，r0，#0x13/*將模式設(shè)置為管理模式*/MSRCPSR，r0MOV r13，#23 /*在管理模式下初始化寄存器*/MOV r14，#24#進(jìn)入中止模式CPSRr0夫人BIC r0，r0，#0x1fOrr0，r0，#0x17/*將模式設(shè)置為中止模式*/MSRCPSR，r0MOV r13，#25 /*在中止模式下初始化寄存器*/MOV r14，#26#進(jìn)入IRQ模式CPSRr0夫人BIC r0，r0，#0x1fOrr0，r0，#0x12/*將模式設(shè)置為正常中斷模式*/MSRCPSR，r0MOV r13，#27 /*在正常中斷模式下初始化寄存器*/MOV r14，#28#進(jìn)入未定義模式CPSRr0夫人BIC r0，r0，#0x1fOrr0，r0，#0x1b/*將模式設(shè)置為未定義模式*/MSRCPSR，r0MOV r13，#2