基于ARM7内核的SWI软中断功能设计方案详解

笔者在设计一项目时采用LPC2458。此CPU为ARM7内核，带512K字节的片内FLASH，98k字节的片内RAM，支持片外LOCAL BUS总线，可从片外NOR FLASH启动CPU.由于代码量较大，程序放在片外的NOR FLASH中。且存在片外NOR FLASH在运行程序时，需对片外的NOR FLASH擦写的需求。
 

图1存储部分原理框图

在设计中，片外NOR FLASH的大小为16M字节。其中2M规划为存放运行程序，剩余的空间用于产品运行日志，告警灯存储空间。因此存在着在程序运行时对片外NOR FLASH擦写的需求。如果程序正在正常运行的片外FLASH中去擦写FLASH，会存在总线冲突的问题，无法实现此功能。我们采用ARM7内核的SWI软中断功能来实现。

ARM软中断原理（SWI）

软中断（SWI）目前没有找到任何官方的正式定义。笔者尝试与硬中断对比定义如下：

1.软中断发生的时间是由程序控制的，而硬中断发生的时间是随机的。

2.软中断是由程序调用发生的，而硬中断是由外设引发的。

3.硬中断处理程序要确保它能快速完成它的任务，这样程序执行时才不会等待较长的时间。

在C程序中调用软件中断需要用到编译器的扩展功能，使用关键字“_SWI”来声明中断函数。注意软中断号码同时在函数定义时指定。

_swi（0x24） void my_swi（void）；

这样当调用函数my_swi的时候，就会用“SWI 0X24”来代替普通的函数调用“BL my_swi”。

可以发现软件中断同样存在着中断分支的问题，即需要根据中断号码来决定调用不同的处理程序。软中断号码只存在于SWI指令码当中，因此需要在中断处理程序中读取触发中断的指令代码，然后提取中断号信息，再进行进一步处理。下面是软中断指令的编码格式：

ARM状态下的SWI指令编码格式，32位长度，其中24位是中断编号。

Thumb状态下的SWI指令编码格式，16位长度，其中低8位是中断编号。

为了在中断处理程序里面得到SWI指令的地址，可以利用LR寄存器。每当响应一次SWI的时候，处理器都会自动保存并调整LR寄存器，使里面的内容指向SWI下一条指令的地址，所以把LR里面的地址内容上溯一条指令就是所需的间隔不一样，如果进入SWI执行前是在ARM状态下，需要通过LR-4来获得SWI指令地址，如果是在Thumb状态下进入，则只有LR-2就可以了。

下面是一段提取SWI中断号码的例程：

MRS R0，SPSR；检查进入SWI响应前的状态

TST R0，#T_bit；是ARM还是Thumb？#T_bit=0x20

LDRNEH R0，［LR， #-2］；是Thumb，读回SWI指令码

BICNE R0， R0， #0xff00；提取低8位

LDREQ R0， ［LR， #-4］；是ARM，读回SWI指令码

BICEQ R0， #ff000000；提取低24位；

寄存器R0中的内容是正确的软中断编号了。