Question

我想为测试夹具的测试引起ARM Cortex-M3未定义指令异常。 IAR编译器支持使用内联汇编，如下所示：

asm（“udf.w＃0”）;

不幸的是，GNU CC内联汇编程序不知道NXP LPC177x8x的这个操作码。它写了诊断：

ccw3kZ46.s:404: Error: bad instruction `udf.w #0'

如何创建导致未定义指令异常的函数？

Answer 1

以 Masta79 的答案为基础：

ARMv7-M架构参考手册中列出了“永久未定义”编码 - ARM DDI 0403D（documentation placeholder, registration required）。编码为0xf7fXaXXX（其中“X”被忽略）。当然，指令提取是小端的，所以（没有测试）：

asm volatile (".word 0xf7f0a000\n");

应在任何ARMv7-M或更高版本的处理器上产生有保证的未定义指令。

Answer 2

永久未定义指令的thumb-16版本为0xDExx。因此，您可以在代码中执行此操作以触发异常：

.short 0xde00

参考：ARMv7-M架构参考手册，A5.2.6节。

（注意，0xF7Fx，0xAxxx编码也是永久未定义的，但是是32位指令。）

Answer 3

一些额外信息......

GCC的builtins之一是

void __builtin_trap（void）

此功能导致程序异常退出。 GCC通过使用依赖于目标的机制（，例如故意执行非法指令）或通过调用abort来实现此功能。 所使用的机制可能因版本而异，因此您不应依赖任何特定实现。

其implementation for ARMv7 is：

(define_insn "trap"
  [(trap_if (const_int 1) (const_int 0))]
  ""
  "*
  if (TARGET_ARM)
    return \".inst\\t0xe7f000f0\";
  else
    return \".inst\\t0xdeff\";
  "
  [(set (attr "length")
    (if_then_else (eq_attr "is_thumb" "yes")
              (const_int 2)
              (const_int 4)))
   (set_attr "type" "trap")
   (set_attr "conds" "unconditional")]
)

因此对于ARM模式，gcc将生成0x7f000f0 (f0 00 f0 07)，对于其他模式0xdeff (ff de)（在反汇编/调试时非常方便）。

Also note that：

these encodings match the UDF instruction that is defined in the most
recent edition of the ARM architecture reference manual.

Thumb: 0xde00 | imm8  (we chose 0xff for the imm8)
ARM: 0xe7f000f0 | (imm12 << 8) | imm4  (we chose to use 0 for both imms)

生成的LLVM __builtin_trap个值为0xe7ffdefe和0xdefe：

case ARM::TRAP: {
  // Non-Darwin binutils don't yet support the "trap" mnemonic.
  // FIXME: Remove this special case when they do.
  if (!Subtarget->isTargetDarwin()) {
    //.long 0xe7ffdefe @ trap
    uint32_t Val = 0xe7ffdefeUL;
    OutStreamer.AddComment("trap");
    OutStreamer.EmitIntValue(Val, 4);
    return;
  }
  break;
}
case ARM::tTRAP: {
  // Non-Darwin binutils don't yet support the "trap" mnemonic.
  // FIXME: Remove this special case when they do.
  if (!Subtarget->isTargetDarwin()) {
    //.short 57086 @ trap
    uint16_t Val = 0xdefe;
    OutStreamer.AddComment("trap");
    OutStreamer.EmitIntValue(Val, 2);
    return;
  }
  break;
}

Answer 4

[1]中有不同的官方未定义指令（查找UDF;下面的.可以替换为任何十六进制数字）：

0xe7f...f. - ARM或A1编码（ARMv4T，ARMv5T，ARMv6，ARMv7，ARMv8）
0xde.. - Thumb或T1编码（ARMv4T，ARMv5T，ARMv6，ARMv7，ARMv8）
0xf7f.a... - Thumb2或T2编码（ARMv6T2，ARMv7，ARMv8）
0x0000.... - ARMv8-A永久未定义

还有其他人，但这些可能是未来的证据。

至于生成触发它的代码，您可以使用.short或.word，如下所示：

asm volatile (".short 0xde00\n"); / *拇指非法指示* /
asm volatile (".word 0xe7f000f0\n"); / *非法指令* /
asm volatile (".word 0xe7f0def0\n"); / * arm + thumb非法指示* /

请注意，最后一个将在拇指上下文中解码为0xdef0，0xe7f0，因此也会导致未定义的指令异常。

[1] http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.subset.architecture.reference/index.html

[2] DDI0487D_b_armv8_arm.pdf

以编程方式导致未定义的指令异常

4 个答案: