C ARM代码中未定义的指令异常

我正在ARM Cortex A53上进行裸机编程（我正在开发内核），SoC BCM2837（换言之，是Raspberry PI 3）。实际上，我正在编写一个负责处理mini-UART（一种helloworld，正如osdevwiki上报道的那样）的软件。因此，我编写了一组函数来处理微型UART，让我们考虑下面的问题，因为对于任何其他函数，问题仍然存在：

void miniUartSendByte(unsigned char byte){
  // FIFO can accept at least one byte
  while(*AUX_MU_LSR_REG & 0b100000);

  // write byte to buffer
  *AUX_MU_IO_REG = byte;
  return;
}

其中，AUX_MU_*的类型为volatile unsigned int*。这是对上述代码的分解：

  1000ac:       d10043ff        sub     sp, sp, #0x10
  1000b0:       39003fe0        strb    w0, [sp, #15]
  1000b4:       d503201f        nop
  1000b8:       d28a0a80        mov     x0, #0x5054                     // #20564
  1000bc:       f2afc420        movk    x0, #0x7e21, lsl #16
  1000c0:       b9400000        ldr     w0, [x0]
  1000c4:       121b0000        and     w0, w0, #0x20
  1000c8:       7100001f        cmp     w0, #0x0
  1000cc:       54ffff61        b.ne    1000b8 <miniUartSendByte+0xc>   // b.any
  1000d0:       d28a0800        mov     x0, #0x5040                     // #20544
  1000d4:       f2afc420        movk    x0, #0x7e21, lsl #16
  1000d8:       39403fe1        ldrb    w1, [sp, #15]
  1000dc:       b9000001        str     w1, [x0]
  1000e0:       d503201f        nop
  1000e4:       910043ff        add     sp, sp, #0x10
  1000e8:       d65f03c0        ret

正如您所看到的，当机器执行跳转时，它接收到一个异常并跳转到地址0x200，该地址放置了中断处理程序（注意，没有配置中断处理程序，我还没有实现它），并在地址0x200执行无限循环（没有中断处理程序时的默认行为）。现在，通过QEMU，我能够捕获异常的类型：

Taking exception 1 [Undefined Instruction]
...from EL3 to EL3
...with ESR 0x0/0x2000000
...with ELR 0x200
...to EL3 PC 0x200 PSTATE 0x3cd

我正在使用以下命令进行编译：

aarch64-elf-gcc -Wall -O0 -ffreestanding -nostdinc -nostdlib -nostartfiles -mcpu=cortex-a53 -g -c ... -o ...

我还试图看看这是否是一个“编译器”问题，试图执行以下完全无用的代码：

void a(){
  for(int j=0; j<10; j++);
  return;
}

void b(char* string){
  for(int i = 0; i<10; i++){
    a();
  }
  return;
}

void kernel_main(){

  a();
  b("test");

  while(1);

  return;
}

void a（）{
对于（int j=0；j而言，问题在于访问外围设备寄存器的基址设置错误。一旦将其设置为0x3F000000，将不再引发异常

我将其设置为基址0x7E000000，误导了BCM数据表中的报告：

外围设备的物理地址范围为0x3F000000到0x3FFFFFFF
外围设备的总线地址设置为映射到外围总线地址范围
从0x7E000000开始。因此，在总线地址0x7ENNNNN处播发的外围设备是
物理地址为0x3FNNN

但后来有报道说：

本文件中指定的外设地址为总线地址。软件直接
访问外围设备必须将这些地址转换为物理或虚拟地址

问题在于访问外围设备寄存器的基址设置错误。一旦将其设置为0x3F000000，将不再引发异常

我将其设置为基址0x7E000000，误导了BCM数据表中的报告：

外围设备的物理地址范围为0x3F000000到0x3FFFFFFF
外围设备的总线地址设置为映射到外围总线地址范围
从0x7E000000开始。因此，在总线地址0x7ENNNNN处播发的外围设备是
物理地址为0x3FNNN

但后来有报道说：

本文件中指定的外设地址为总线地址。软件直接
访问外围设备必须将这些地址转换为物理或虚拟地址

您使用
unsigned int*AUX_____IO_REG
写入一个字节有什么原因吗？这将写入至少16位。结果还会写入什么？未签名的int*指地址寄存器AUX____IO_REG映射到，换句话说，要写入AUX______REG，我需要写入该内存位置，而且acc根据BCM2837数据表，即使寄存器是32位宽，也只有前8位是可访问的，因此我一次只能写入一个字节，其余的都被忽略。此外，我看到的任何代码片段都使用volatile unsigned int*访问寄存器（例如，看看问题中的OsDev链接，函数mmio_write（）如果处理器是little-endian，那么我所做的就是（除了使用uint32_t而不是unsigned int）。好的，根据ARM文档（）指令总是little-endian。你能解释一下这对执行的影响吗？我的意思是为什么miniUartSendByte（）会导致跳转和像a（）或b（）这样的函数出现异常不要？？另外，如果问题出现在寄存器中存储的数据中，我不应该遇到UART行为问题（我不知道，我想发送“c”，但发送的是完全不同的东西）而不是在代码执行上？？抱歉，但我有点困惑…我尝试在gcc中使用-mlittle-endian标志进行编译，但结果没有改变。实际上gcc已经以little-endian格式编译（我认为它能够通过查看-mcpu参数来检测目标的endianness）实际上，如果我使用-mbig-endian编译，则返回“编译为大端系统，目标为小端”。我不认为这是问题所在……您使用
无符号int*AUX_____IO_REG
写入一个字节有什么原因吗？这将写入至少16位。结果还会写入什么？未签名int*指的是地址寄存器AUX______IO_REG映射到的地址寄存器，换句话说，写入我需要写入的AUX________IO_REG该内存位置，而且根据BCM2837数据表，即使寄存器为32位宽，也只能访问前8位，因此我一次只能写入一个字节，其余的都被忽略。此外，我看到的任何代码片段都使用易失性无符号int*访问寄存器（以问题中的OsDev链接为例，函数mmio_write（）与我所做的完全相同（除了它们使用uint32_t而不是unsigned int），根据ARM文档（）指令总是小端的。你能解释一下这是如何影响执行的吗？我的意思是为什么miniUartSendByte（）会导致跳转异常，而像a（）或b（）这样的函数不会？另外，如果问题是存储在寄存器中的数据，我应该不会遇到UART行为问题（我不知道，我想发送'c'，但发送的是一个完全不同的东西）而不是在代码执行上？？抱歉，但我有点困惑…我尝试在gcc中使用-mlittle-endian标志进行编译，但结果没有改变。实际上gcc已经以little-endian格式编译了（我认为可以通过查看-mcpu参数来检测目标的endianness），事实上，如果我使用-mbig endian编译，则如下所示
void a(){
  for(int j=0; j<10; j++);
  return;
}

void b(char* string){
  for(int i = 0; i<10; i++){
    a();
  }
  return;
}

void kernel_main(){

  a();
  b("test");

  while(1);

  return;
}