ARM处理器模式介绍和模式切换

作者： Sam（甄峰） sam_code@hotmail.com


ARM体系结构支持7种处理器模式：
用户模式：正常程序工作模式，不能直接切换到其它模式。
快中断模式：支持高速数据传输及通道处理。FIR异常响应时，进入此模式
中断模式：通用中断处理。IRQ异常响应时，进入此模式。
管理模式：操作系统保护代码，系统复位和软件中断时，进入此模式。
中止模式：支持虚拟内存，存储器保护。
未定义模式：支持硬件协处理器和软件仿真。未定义指令异常响应时，进入此模式。
系统模式：用于支持OS的特权任务。与用户模式类似，但可以直接切换到其它模式。
除用户模式外，其它都为特权模式。某些ARM内部寄存器和一些片内外设在硬件设计上只允许特权模式下访问。特权模式可以自由切换处理器模式。但用户模式不能直接切换到别的模式。


ARM7TDMI内核包含1个CPSR和5个供异常处理程序使用的SPSR.
ARM7TDMI内核所有处理器状态都保存在CPSR中。
CPSR包含：
4个条件代码标志。
2个中断禁止位。
5个队当前处理器模式进行编码的位。
1个用于只是当前执行指令（ARM还是Thumb）的位。

每个异常模式（快中断模式，中断模式，管理模式，中止模式，未定义模式）还带有一个程序状态保存寄存器 SPSR。用于保存任务在异常发生之前的CPSR.

4个条件代码标志:
N：运算结果的B31值。
Z：指令结果为0时，Z=1(通常表示比较结果相等) . 否则Z=0.
C: 使用加法运算时，B31位产生进位，C=1.否则C=0. 使用减法运算时，b31借位时，C=0,否则C=1。
V: 加减运算时，有符号溢出，V=1,否则V=0。

2个中断禁止位：
I: 置位，IRQ 中断被禁止。
F:置位，FIQ中断被禁止。

1个用于只是当前执行指令（ARM还是Thumb）的位:
置位：表示处理器在Thumb.
清零：处理器在ARM。

5个队当前处理器模式进行编码的位：
10000：用户。
10001：快中断。
10010：中断
10011：管理
10111：中止
11011：未定义
11111：系统。
注意，在不同模式下，可见的寄存器不同。


使用MRS指令可以读取状态寄存器指令。
MRS R1, CPSR
MRS R2，SPSR

使用MSR指令，可以写状态寄存器。

例1：使能IRQ中断：
MRS R0, CPSR //把cpsr内容放到Ro中
BIC R0, R0, #0x80 //将I 位清除。IRQ Enable
MSR CPSR_c ,R0
MOV PC， LR

注意：AXD中的Processor Registers项中，CPSR,SPSR显示模式如下：

nzCvqIFt_SVC
nzcv:分别表示4个标志位。小写字母表示0 ， 大写字母表示1
IFt分别表示IRQ,FIQ,和执行指令标志位。
SVC表示工作模式为：管理模式。