ARM嵌入式系統(tǒng)中斷向量表的動態(tài)配置

1、    ARM嵌入式系統(tǒng)中斷向量表的動態(tài)配置摘要：通常32位ARM嵌入式系統(tǒng)的中斷向量表是在程序編譯前設(shè)置好的，每次編寫中斷程序都要改C程序的匯編啟動代碼，相當(dāng)繁瑣。本文給出一種配置ARM中斷向量表新方法。該方法比通常方法僅增加一條指令執(zhí)行時間，簡便高效，功能完備，向量表在運行時動態(tài)生成，C程序可以使用固定向量表的啟動代碼，并可隱藏起來。關(guān)鍵詞：動態(tài)配置嵌入式系統(tǒng)ARM中斷向量表一般32位ARM嵌入式系統(tǒng)的中斷向量表是程序編譯前設(shè)置好的。在編寫32位ARM嵌入式   摘要：通常32位ARM嵌入式系統(tǒng)的中斷向量表是在程序編譯前設(shè)置好的，

2、每次編寫中斷程序都要改C程序的匯編啟動代碼，相當(dāng)繁瑣。本文給出一種配置ARM中斷向量表新方法。該方法比通常方法僅增加一條指令執(zhí)行時間，簡便高效，功能完備，向量表在運行時動態(tài)生成，C程序可以使用固定向量表的啟動代碼，并可隱藏起來。    關(guān)鍵詞：動態(tài)配置 嵌入式系統(tǒng) ARM 中斷向量表一般32位ARM嵌入式系統(tǒng)的中斷向量表是程序編譯前設(shè)置好的。在編寫32位ARM嵌入式系統(tǒng)的中斷服務(wù)程序、設(shè)置和修改ARM體系結(jié)構(gòu)的中斷向量表時，常感到相當(dāng)麻煩，不得不修改匯編代碼，對不喜歡使用匯編代碼編程的程序員尤其如此。當(dāng)需要在程序運行過程中動態(tài)修改中斷向量的程序時會感到更為不便，不

3、得不增加很多分支處理指令才能實現(xiàn)。為此本文提出一種簡便高效的配置方法，實現(xiàn)了ROM固化程序在運行時動態(tài)配置ARM嵌入式系統(tǒng)中斷向量表的功能。1 ARM中斷向量兩種設(shè)置方法在32位ARM系統(tǒng)中，一般都是在中斷向量表中放置一條分支指令或PC寄存器加載指令，實現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)例程的功能。例如：IRQEntry B HandleIRQ ;跳轉(zhuǎn)范圍較小B HandleFIQ或IRQEntry LDR PC,=HandleIRQ ;跳轉(zhuǎn)的范圍是任意32位地址空間LDR PC，=HandleFIQLDR偽指令等效生成1條存儲讀取指令和1條32位常數(shù)定義指令。32位常數(shù)存儲在LDR指令附近的存儲單元中，相

4、對偏移小于4KB。該32位數(shù)據(jù)就是要跳轉(zhuǎn)到的中斷服務(wù)程序入口地址。之所以使用LDR偽指令，是因為ARM的RISC指令為單字指令，不能裝載32位的立即數(shù)（常數(shù)），無法直接把一個32位常數(shù)數(shù)據(jù)或地址數(shù)據(jù)裝載到寄存器中。下面一般程序與上述偽指令功能等效，但中斷向量表描述得更為清晰。其中VectorTable為相對LDR指令的偏移量：IRQEntry LDR PC,VectorTable+0;與LDR PC，=HandleIRQ等效LDR PC，VectorTable+4;與LDR PC，=HandleFIQ等效VectorTable DCD HandleTRQDCD HandleFIQHandleI

5、RQHandleFIQ一般ARM嵌入式系統(tǒng)的程序都是固化在從00000000H開始的低端ROM空間中，中斷向量表VectorTable也是固化在ROM中，所以上述兩種方法都無法在程序運行時動態(tài)隨機修改中斷向量表。不論對于初學(xué)ARM處理器的程序員還是有經(jīng)驗的程序員，設(shè)置中斷向量都相當(dāng)繁瑣，必須修改ARM的C程序的啟動代碼。一段晦澀的匯編代碼很不方便，比較容易出錯。2 X86與ARM處理器中斷向量表比較實模式X86程序員都熟悉，在X86體系結(jié)構(gòu)的PC系統(tǒng)中，不論是用匯編還是用C語言，都可以動態(tài)隨機地設(shè)置、修改中斷向量表只需要簡單地把中斷程序例程的入口地址寫入到中斷向量表數(shù)據(jù)區(qū)，即可完成向量表的設(shè)置

6、。X86向量表設(shè)置方便的原因有兩個。其一是中斷向量表與程序代碼完全分離，中斷向量表設(shè)置在RAM數(shù)據(jù)空間，向量表存放的數(shù)據(jù)是純粹地址數(shù)據(jù)；而在ARM向量表中存放的是與中斷服務(wù)例程入口有關(guān)的一條分支指令。另一個原因是，除BIOS外，大多數(shù)PC程序都是在運行時加載到RAM中的，程序數(shù)據(jù)是不加區(qū)別的，所以可以很容易在程序運行的過程中從數(shù)據(jù)生成程序，并可以很容易把CPU控制權(quán)轉(zhuǎn)到新生成的程序中。表面上看，在ARM第二種中斷向量設(shè)置方法的向量表VectorTable中也是純地址數(shù)據(jù)，不含指令代碼，似乎可以把VectorTable設(shè)置在RAM數(shù)據(jù)段中。然而一般ARM體系的ROM代碼段和RAM數(shù)據(jù)段間的偏移遠

7、大于2 12，故超出了LDR使用PC為基址的相對尋址范圍。代碼中的VectorTable是一個與當(dāng)前PC間的一個偏移，LDR指令的相對地址是在編譯時計算的，要求VectorTable<2 12,所以VectorTable不能隨意安排在RAM空間中。VectorTable一般只能安排在中斷跳轉(zhuǎn)指令附近的代碼區(qū)內(nèi)中。3 ARM結(jié)構(gòu)中中斷向量表的動態(tài)配置方法要在ARM結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)與X86中一樣方便的在中斷向量的隨機存取功能，向量表的地址數(shù)據(jù)必須可以安排在任意32位地址的RAM空間中。為此，中斷處理必須增加一條指令，先跳轉(zhuǎn)到向量表，然后執(zhí)行向量表中動態(tài)生成的跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，參

8、見下列初始化代碼：；*向量表*ENTRYB ResetHandle ;原向量偏移 ，中斷號B ReseHandle ;0x00,00LDR PC,=NewVectorTable+0x08 ;0x04,未定義 ，01LDR PC，=NeWVector Table+0x10 ;0x08,SWI,02LDR PC,=NewVectorTable+0x18;0x0c,未定義 ，03LDR PC，=NewVectorTable+0x20;0x10,未定義 ，04LDR PC，=NewVectorTable+0x28;0x14,未定義 0，05LDR PC,=NewVectorTable+0x30 ;0x

9、18,IRQ ;06LDR PC,=NewVectorTable+0x38;0x1c,FIQ ,07；*代碼段*ResetHandle；*數(shù)據(jù)段，為NewVectorTable分配數(shù)據(jù)空間*NewVectorTable # 128;大小根據(jù)需要定義，每向量2個字（8字節(jié)）；程序運行時，中斷服務(wù)的初始化 程序必須設(shè)置好新的中斷向量表，即在NewVectorTable表中動態(tài)生成下列指令：NewVectorTable;表安排在RAM頂端0x0c1fff00處（由硬件設(shè)定）LDR PC，PC，#4；指令代碼為0xe51ff004,功能為PC-PC+4nVt00 DCD ISR_RESET_HANDL

10、ELDR PC,PC,#4;與LDR PC，nVt01指令等效nVt01 DCD ISR_UNDEF_HANDLELDR PC,PC,#4nVt02 DCD ISR_SWI_HANDLELDR pC,PC,#4nVt03 DCD ISR_UNDEF_HANDLELDR PC,PC,#4nVt04 DCD ISR_UNDEF_HANDLELDR PC,PC,#4nVt05 DCD ISR_UNDEF_HANDLELDR PC,PC,#4NVt06 DCD ISR_IRQ_HANDLELDR PC,PC,#4nVt07 DCD ISR_FIQ_HANDLE可用C函數(shù)在NweVectorTable中

11、生成含上述指令的向量表，具體實現(xiàn)如下：#define VECTOR_TABLE 0x0c1fff00/向量表首地址，根據(jù)實際硬件來配置#define INSTRUCTION_LDR_PC 0xe51ff004/加載PC寄存器的指令碼/設(shè)置向量C函數(shù)，ISR_Handle中斷服務(wù)程序地址void SetVector(unsigned char no,unsigned long int ISR_Handle)unsigned long int * pVectorTable;/定義32位無符號數(shù)指令，指向向量表pVectorTable=(unsigned long int *)(VECTOR_TAB

12、LE+(no<<3);*pVectorTable+=INSTRUCTION_LDR_PC;/在向量表中放置LDR PC，PC，#4指令*pVectorTable=ISR_Handle;/設(shè)置中斷服務(wù)例程入口地址/讀取向量C函數(shù)，no代表中斷號unsigned long int GetVector(unsigned char no)unsigned long int *pVectorTable;pVectorTable=(unsigned long int *)(VECTOR_TABLE+(no<<3);return *(+pVectorTable);/返回中斷處理程序入口地址使用上述初始化代碼和向量設(shè)置函數(shù)，除復(fù)位向量外，其它所有中斷向量都可以指向了在RAM數(shù)據(jù)區(qū)中的新向量表，并給定一個統(tǒng)一的中斷編號。中斷服務(wù)程序可以放在任何模塊文件中編譯連接，不需要修改原向量表代碼，但在打開中斷使用中斷服務(wù)例程前