嵌入式：ARM异常中断指令SWI、BKPT、CLZ详解

异常中断指令可以分为一下两种：

• 软件中断指令（SWI）
• 断点指令（BKPT—仅用于v5T体系）

软件中断指令SWI用于产生SWI异常中断，用来实现在用户模式下对操作系统中特权模式的程序的调用；断点中断指令BKPT主要用于产生软件断点，供调试程序用。

SWI

SWI（SoftWare Interrupt）代表“软件中断”，用于用户调用操作系统的系统例程，常称为“监控调用”。它将处理器置于监控（SVC）模式，从地址0x08开始执行指令。

二进制编码

SWI指令用于产生软件中断，以便用户程序能调用操作系统的系统例程。操作系统在SWI的异常处理程序中提供相应的系统服务，指令中24位的立即数指定用户程序调用系统例程的类型，相关参数通过通用寄存器传递。

当指令中24位的立即数被忽略时，用户程序调用系统例程的类型由通用寄存器R0的内容决定，同时，参数通过其他通用寄存器传递。

例如：

MOV R0, #’A’   ;将’A’调入到R0中… …
SWI   SWI_WriteC    ;……打印它

汇编格式

   SWI {<cond>}	<24位立即数> 

如果条件通过，则指令使用标准的ARM异常入口程序进入监控（SVC）程序（管理模式），这时处理器的行为是：

• 将SWI后面指令的地址保存到R14_svc 。
• 将CPSR保存到SPSR_svc 。
• 进入监控模式，将CPSR[4：0]设置为0b10011和将CPSR[7]设置为1，以便禁止IRQ（但不是FIQ）。
• 将PC设置为0x08，并且从这里开始执行指令。

断点指令（BKPT—仅用于v5T体系）

断点指令用于软件调试；它使处理器停止执行正常指令（使处理器中止预取指）而进入相应的调试程序。

二进制编码

汇编格式

BKPT   { immed_16} 

注：immed_16为表达式，其值为0～65536，该立即数被调试软件用来保存额外的端点信息。另外，该指令是无条件的。并且V5T体系结构的微处理器才支持BKPT。

举例：

       BKPT  ；
       BKPT  0xF02C ;

前导0计数

前导0计数（CLZ—仅用于V5T体系）用来实现数字归一化。

二进制编码

说明：本指令将Rd设置为Rm中为1的最高有效位的位置数，即对Rm中的前导0的个数进行计数，并将计数结果放到Rd中。

汇编格式

CLZ   { <cond>}Rd,Rm 

注:Rd不允许是R15（PC）。

举例：

       MOV  R2,#0x17F00  
       CLZ   R3,R2 ;  R3=15 

参考文献：

孟祥莲．嵌入式系统原理及应用教程（第2版）[M]．北京：清华大学出版社，2017.