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，模式切换到监督模式，SVC 提供的编号存储在 R0 中，程序将跳转到适当的处理程序：

;== 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

程序必须切换到主管模式，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。

这是正确的吗？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。这住在 一个 AT91 微控制器。它所在的实验室板已经过修改，以满足我大学的需要。

代码通过串行端口使用定制程序加载到板上。该程序还允许调试。

Answer 1

如前所述，不要使用BL跳转到SVC入口，使用B。首先有一个例程来确定SVC号。 （我的称为 SVC_dispatcher）。你在哪所大学？我将尝试彻底解释这一点，不假设您知道或不知道多少。我已经输入了正确的术语，因此如果我的 cmets 不清楚或您想要更多深度，您可以在 Google 上搜索更多信息。我不确定用冒号标记的方法，我习惯了旧的指令集。

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

只是补充上面 Yoker 的回答以进行澄清：

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（如您在问题中所述），您应该从代码中检索它，直接从 svc 指令中读取立即值.

为此，您需要在返回地址之前获取指向该指令的指针，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

返回地址将是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，只获取立即值）。

因此，在 Yoker 的示例中，我们可以看到以下说明正是这样做的：

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

这是另一个在皮质 M0 中使用 C 代码的示例（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;
    }