编写自己的 SVC 调用 ARM 程序集

Question

我想知道在基于 ARM 的微控制器上编写 SVC 调用的正确方法。

到目前为止，我的理解是 ARM 有一个异常向量表，这意味着任何程序中的第一条指令都必须分支到适当的处理程序：

RESET          ;Handles reset
UNDEFINED      ;Undefined instructions
SVC             BL            SVC_Entry 
PRE_ABORT      ;Prefetch abort
DAT_ABORT      ;Data abort

然后，每次运行 SVC 指令时，模式都会切换到主管，SVC 提供的数字存储在 R0 中，程序将分支到适当的处理程序：

;== Handling SVC calls ========================================================

Max_SVC     EQU 1

SVC_Entry   CMP R0, #Max_SVC            ;Check upper limit
            BHI SVC_end                 ;Does nothing if unknown    
            ADD R0, PC, R0, LSL #2      ;Calculate table address
            LDR PC, [R0, #0]        

Jump_table  DEFW    SVC_0                   ;Halt
            DEFW    SVC_1                   ;Print string

;== SVC calls ================================================================

SVC_1       B   SVC_end

SVC_end     MOVS    PC, LR          ;Exiting

所以，如果我们有这些说明：

ADR R1, string       ;R1 points to the string
SVC 1                ;SVC_1 handles the printing

程序必须切换到管理模式，将数字“1”存储在 R0 中，然后按照跳转表分支到 SVC_1，运行代码并切换回用户模式。

这样对吗？我做得对吗？

到目前为止，我遇到的问题是我的编译器对这一行说“操作员预期”：

SVC             BL            SVC_Entry 

在互联网上很难找到有关此主题的信息，我只想知道如何在 ARM 微控制器上正确使用 SVC 调用。

非常感谢。

编辑：底层处理器是时钟频率约为 240 MHz 的 ARM9。它存在于 AT91 微控制器中。它所在的实验室板已经过修改以满足我所在大学的需要。

使用定制程序通过串行端口将代码加载到板上。该程序还允许调试。

Answer 1

如上所述，不要使用BL跳转到SVC条目，使用B。首先有一个例程来确定SVC编号。（我的叫做 SVC_dispatcher）。你在哪所大学？我会尝试彻底解释这一点，不对你知道多少或不知道多少做任何假设。我输入了正确的术语，所以如果我的评论不清楚或者你想要更深入，你可以在谷歌上搜索更多信息。我不确定带有冒号的标记方法，我已经习惯了较旧的指令集。

祝你好运

SVC_dispatcher
            PUSH    {LR}              ;  always save your LR
            LDR     R14, [LR, #-4]    ; its been stacked, so we can it (LR is R14)
   ; the link register is the line after the SVC instruction
   ; above, we load the instruction that is one before the 
   ; link register (#-4 preindexed load) means instruction (SVC 1) into R14.                      

   ; Use bit clear to remove the mnemonic from the  32 bit instruction, 
  ; leaving the data (1)     
             BIC     R14, R14, #&FF000000  

SVC_entry
            CMP     R14, #Max_SVC
            BHI     SVC_unknown
            ADR     R1, Jump_Table        ; use this format, never add to the PC
            LDR     PC, [R1, R14, LSL #2] 
       ; Beware: PC can be changed by IRQs **AT ANY TIME**

Jump_Table                                 ; you know the drill here
            DEFW    SVC_0            
            DEFW    SVC_1

SVC_0       B       SVC_end

SVC_1       BL      printString     ; consider stacking registers that printString 
            B       SVC_end         ; will corrupt

SVC_end     POP     {LR}            ; restore link register 
            MOV     PC, LR          

Answer 2

只是补充 Yoker 上面的答案以进行澄清：

正如 Yoker 的答案示例所示，传统上，SVC 指令中的数字不存储在 R0 中（正如您在问题中所述），您应该从代码中检索它，直接从 svc 指令读取立即值。

为此，您需要获取指向返回地址之前指令的指针，例如，如果您有以下指令：

0x800010: ADR R1, string       ;R1 points to the string
0x800014: SVC 1                ;SVC_1 handles the printing
0x800018: ADD R1, R2           ;The next instruction after the SVC where LR will point to

返回地址为 LR=0x800018，然后我们可以检索 SVC 指令 LR-4=0x800014 的地址，读取该地址内容（即 SVC 1 指令）并只获取它的第一个字节（我们忽略 svc操作码并且仅获取立即值）。

因此，在 Yoker 的示例中，我们可以看到以下指令正是这样做的：

LDR     R14, [LR, #-4]
BIC     R14, R14, #&FF000000

这是在皮质 M0 中使用 C 代码的另一个示例（拇指指令）：

void SVC_Handler(void)
{
    // Get stack pointer, assuming we the thread that generated
    // the svc call was using the psp stack instead of msp
    unsigned int *stack;
    asm volatile ("MRS %0, psp\n\t"  : "=rm" (stack) );

    // Stack frame contains:
    // r0, r1, r2, r3, r12, r14, the return address and xPSR
    // - Stacked R0 = stack[0]
    // - Stacked R1 = stack[1]
    // - Stacked R2 = stack[2]
    // - Stacked R3 = stack[3]
    // - Stacked R12 = stack[4]
    // - Stacked LR = stack[5]
    // - Stacked PC = stack[6]
    // - Stacked xPSR= stack[7]

    // Thumb instructions have 2 bytes instead of 4, then get
    // the first byte of the instruction right before the
    // instruction pointed by the stacked PC
    unsigned int svc_number = ((char *)svc_args[6])[-2];
    switch(svc_number) {
        case 0:
            ...
            break;
        case 1:
            ...
            break;
    }