我们常常听说的PC,LR到底是什么关系,我这次终于弄明白了。我们都知道,LR是指向PC下一次要执行的地址,但是ARM不同的工作模式,他们有不同的关系。ARM有如下几种工作模式:用户模式,FIQ模式,IRQ模式,系统模式,终止模式,数据访问终止模式,未定义模式。

  ARM是三级流水线的:取指,译码,执行。ARM的R15(PC)总是指向取指的地方,而我们总是以执行作为分析参考点,注意,取指的地方在高地址。当ARM处在ARM指令的时候,每条指令得长度为4,PC = 当前执行+8,当然如果处在THUMB指令中,每条指令长度为2,PC = 当前执行+4.

  当程序发生函数调用的时候,LR里面存放的时候函数返回的地址。当发生中断的时候,不同模式如下:

(1)SWI和未定义中断

此时PC指针的地址还没有更新,所以LR的内容为PC-4。指令地址:

  A       PC-8

  A+4   PC-4     ;LR

  A+8   PC       ;PC

  当发生中断的时候,直接返回A(PC-8)的下一条指令(PC-4)就可以了,所以在执行的时候,直接把LR给PC就行了。说白了,就是在发生这两种异常的时候,PC指针没有更新,仍然等于A+8,还是原来的数值,在返回的时候,直接在LR处执行就可以了。

返回指令:MOV  PC,LR

(2)FIQ和IRQ中断

  在这两种中断中,中断总是在执行完一条指令后开始执行,但这时候PC发生了更新,也就是说PC数值一定不是A+8 了,变成了A+12了,那么相应的LR也变成了A+8(PC-4)。

,如果返回,那么在LR(A+8)处开始执行,这样就跳过了A+4这个地址,少执行了一个指令。所以发生这两种中断的时候,应该返回LR -4。

中断前:

  A           PC -8

  A+4      PC -4                ;LR

  A+8      PC                    ;PC

  中断后:

  A          PC-12      此处中断

  A+4      PC-8       ;跳过未执行

  A+8      PC-4                 ;LR

  A+12     PC         ;已更新

说明白点,比如CPU在执行执行D的时候发生中断,在没有执行完 D指令前是不会处理中断的 ,执行完之后,PC已经更新,然后将PC-4的数值给LR,这个有系统决定,软件无法修改。即A+8。在中断 返回时, 应该执行没有执行的下一条指令,即A+4,所以在返回的时候,将LR-4,所以返回的时候PC= LR-4.返回指令为:SUB PC,LR,#4

(3) 指令中止模式中断

此种模式的中断发生时,PC不会更新,但是会在发生中断的地方重新执行,因为 CPU执行指令的时候被打断,这个指令可能就没执行完或者还没执行,一定要重新执行该指令才行 。

指令模式:

  A        PC-8     ;此处发生指令中止中断

  A+4    PC-4     ;LR

  A+8    PC       ;

所以,发生中断时,PC未更新,即PC = A+8,此时LR = PC-4,即A+4,因为要从被中断指令处重新执行,即从A处重新执行,所以返回LR-4,返回指令:SUB   PC, LR, #4

(4)数据访问中止模式中断

  此种中断模式,是在数据访问的时候发生中止,所以要像指令中止一样,从此处重新执行,但是不同的是,此时的PC已经更新,不是A+8了,而是变成A+12了,与上面情况类似,LR的数值为 PC-4,即A+8,所以要返回被中断的指令处执行,必须返回LR-8,返回指令为:

SUB   PC,  LR,  #8.

 小结:总之,能够引起PC发生更新的只有数据访问中止和FIQ和IRQ,其他都不会引起PC更新,但是不同的工作模式下,中断返回执行的地址不一样,这一点 要注意。

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