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一、试验目标
（1） 通过试验把握学会应用msr/mrs 指令实现ARM 处理器工作模式的切换，察看不同模式下的寄存器，加深对CPU 构造的了解；
（2） 通过试验把握ld 中如何应用命令行指定代码段起始地址。
二、试验环境
硬件：PC机。
软件：ADS1.2 集成开发环境
三、试验内容
通过 ARM 汇编指令，在各种处理器模式下切换并察看各种模式下寄存器的区别；把握ARM 不同模式的进入与退出。
四、试验要求
(1)依照2.3节介绍的办法, 在ADS下创立一个工程asmmodelab，实现各个模式下的堆栈初始化工作,并将R1-R12的内容存入以后模式下堆栈。通过AXD使用单步执行形式调试程序，验证工作模式的切换，留神察看CPSR寄存器中的变动。随着程序调试过程中在模式间的切换，应用寄存器观察器切换到不同的工作模式下察看SP（R13）的变动状况。
(2)试验过程中请记录并思考以下内容：
1）程序复位之后零碎处于什么模式？
2）记录每种模式下的初始堆栈指针，以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值。并剖析疾速中断FIQ模式与其余模式存入的R1-R12有什么不同。
3）切换成用户模式之后还是否从用户模式切换到其余模式（如零碎模式）？
4）用户模式下是否执行堆栈压栈操作？如果能得话，察看用户模式下压栈之前和压栈之后其堆栈区域的变动状况。
5）察看本程序模式切换过程中SPSR有无变动，并解释其起因。
五、试验状况
1、试验源代码（含正文）：
usr_stack_legth equ 64 ;定义各个模式的栈空间长度svc_stack_legth equ 32fiq_stack_legth equ 16irq_stack_legth equ 64abt_stack_legth equ 16und_stack_legth equ 16 area reset,code,readonly ;定义code片段reset只读 entry ;设置程序入口伪指令 code32 ;定义前面的指令为32位的ARM指令;设置各个寄存器中的内容start mov r0,#0 mov r1,#1 mov r2,#2 mov r3,#3 mov r4,#4 mov r5,#5 mov r6,#6 mov r7,#7 mov r8,#8 mov r9,#9 mov r10,#10 mov r11,#11 mov r12,#12 bl initstack ;跳转至initstack，并且初始化各模式下的堆栈指针，关上IRQ中断(将cpsr寄存器的i位清0) mrs r0,cpsr ;r0<--cpsr bic r0,r0,#0x80 ;cpsr的I地位0，开IRQ中断 msr cpsr_cxsf,r0 ;cpsr<--r0 ;切换到用户模式 msr cpsr_c,#0xd0 ;设置11010000，其中I，F地位1，禁止IRQ和FIQ中断，T=0，ARM执行，M[4：0]为10000，切换到用户模式 mrs r0,cpsr ;r0<--cpsr stmfd sp!,{r1-r12} ;将R1-R12入栈 ;察看用户模式是否切换到其余模式 ;切换到管理模式 msr cpsr_c,#0xdf ;设置11011111，其中I，F地位1，禁止IRQ和FIQ中断，T=0，ARM执行，M[4：0]为11111，切换到零碎模式 mrs r0,cpsr ;r0<--cpsr stmfd sp!,{r1-r12} ;将寄存器列表中的r1-r12寄存器存入堆栈halt b halt ;从halt跳转到halt循环initstack mov r0,lr ; r0<--lr,因为各种模式下r0是雷同的而各个模式不同 ;设置管理模式堆栈 msr cpsr_c,#0xd3 ; 设置11010011 切换到管理模式 ldr sp,stacksvc ;设置管理模式堆栈地址 stmfd sp!,{r1-r12} ;R1-R12入栈，满递加模式 ;设置中断模式堆栈 msr cpsr_c,#0xd2 ;设置11010010 切换到中断模式 ldr sp,stackirq ;设置中断模式堆栈地址 stmfd sp!,{r1-r12} ;R1-R12入栈，满递加模式 ;设置疾速中断模式堆栈 msr cpsr_c,#0xd1 ; 设置11010001 切换到疾速中断模式 ldr sp,stackfiq ;设置疾速中断模式堆栈地址 stmfd sp!,{r1-r12} ;R1-R12入栈，满递加模式 ;设置停止模式堆栈 msr cpsr_c,#0xd7 ; 设置11010111 切换到停止模式 ldr sp,stackabt ;设置停止模式堆栈地址 stmfd sp!,{r1-r12} ;R1-R12入栈，满递加模式 ;设置未定义模式堆栈 msr cpsr_c,#0xdb ; 设置11011011 切换到未定义模式 ldr sp,stackund ;设置未定义模式堆栈地址 stmfd sp!,{r1-r12} ;R1-R12入栈，满递加模式 ;设置零碎模式堆栈 msr cpsr_c,#0xdf ; 设置11011111 切换到零碎模式 ldr sp,stackusr ;设置零碎模式堆栈地址 stmfd sp!,{r1-r12} ;R1-R12入栈，满递加模式 mov pc,r0 ;返回 ;为各模式堆栈开拓一段间断的字存储空间stackusr dcd usrstackspace+(usr_stack_legth-1)*4stacksvc dcd svcstackspace+(svc_stack_legth-1)*4stackirq dcd irqstackspace+(irq_stack_legth-1)*4stackfiq dcd fiqstackspace+(fiq_stack_legth-1)*4stackabt dcd abtstackspace+(abt_stack_legth-1)*4stackund dcd undstackspace+(und_stack_legth-1)*4 ;定义data段并命名 area reset,data,noinit,align=2;为各模式堆栈调配存储区域usrstackspace space usr_stack_legth*4svcstackspace space svc_stack_legth*4irqstackspace space irq_stack_legth*4fiqstackspace space fiq_stack_legth*4abtstackspace space abt_stack_legth*4undstackspace space und_stack_legth*4 end2、试验过程（含后果截图及相应文字解释）：
试验过程中请记录并思考以下内容：
1）程序复位之后零碎处于什么模式？
由上可知，零碎复位后处于管理模式。
2）记录每种模式下的初始堆栈指针，以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值。并剖析疾速中断FIQ模式与其余模式存入的R1-R12有什么不同。
①管理模式
由上图可知，管理模式初始指针为0x8244。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x8214，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R12存储的数值对应。
②中断模式
由上图可知，中断模式初始指针为0x8344。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x8314，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R12存储的数值对应。
③疾速中断模式
由上图可知，疾速中断模式初始指针为0x8384。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x8354，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R7存储的数值对应，阐明该模式下仅能压入R1-R7，因为疾速中断模式有本人的R8-R12。
④停止模式
由上图可知，停止模式初始指针为0x83C4。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x8394，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R12存储的数值对应。
⑤未定义模式
由上图可知，未定义模式初始指针为0x8404。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x83D4，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R12存储的数值对应。
⑥零碎模式
由上图可知，零碎模式初始指针为0x81C4。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x8194，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R12存储的数值对应。
⑦用户模式：
由上图可知，用户模式初始指针为0x8194。
执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相干内存单元的数值如上图所示，可知压栈后，堆栈指针变为0x8164，离初始的堆栈指针0x30字节，即12个字(32位零碎)，从内存单元的数值能够看到别离与R1-R12存储的数值对应。
3）切换成用户模式之后还是否从用户模式切换到其余模式（如零碎模式）？
由上图可知，当进行切换管理模式时，模式仍是用户模式，因而可知切换成用户模式之后，不能操作CPSR返回到其余模式。
4）用户模式下是否执行堆栈压栈操作？如果能得话，察看用户模式下压栈之前和压栈之后其堆栈区域的变动状况。
压栈前：
压栈后：
压栈后存储单元状况：
答：用户模式下能够执行堆栈压栈操作，且以4个字节（1个字）为单位进行压栈操作，压栈前堆栈区域状况如左图，压栈后如右图所示，对应的存储单元状况如上图。
5）察看本程序模式切换过程中SPSR有无变动，并解释其起因。
答：除了用户模式和零碎模式，其余模式下都有一个公有SPSR保留状态寄存器. 用来保留切换到该模式之前的执行状态，SPSR是异样模式的程序状态保留寄存器, 当特定的异常中断产生时，这个寄存器寄存CPSR的内容，在异常中断退出时，能够用SPSR来复原CPSR，然而通过观察可知，整个切换过程中没有异样的产生，因而SPSR没有变动。
六、总结
ARM处理器模式别离是usr（用户模式），fiq（疾速中断模式），irq（通用中断模式），svc（管理模式），abt（终止模式），sys（零碎模式）以及und（未定义模式）。也通过ARM指令，实现了ARM不同模式的进入与退出，切换各种处理器模式，并察看各种模式下寄存器的区别。当特定的异样呈现时，进入相应的模式。每种模式都有某些附加的寄存器，以防止异样呈现时用户模式的状态不牢靠。此外也应用状态寄存器到通用寄存器的传送指令（MRS）以及通用寄存器到状态寄存器的传送指令（MSR），批改状态寄存器通过“读取－批改－写回”三个步骤操作来实现。
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