ARM嵌入式系统中断向量表的动态配置

1、ARM嵌入式系统中断向量表的动态配置摘要：通常 32 位 ARM嵌入式系统的中断向量表是在程序编译前设置好的，每次 编写中断程序都要改 C 程序的汇编启动代码，相当繁琐。本文给出一种配置 ARM中断向量表新方法。该方法比通常方法仅增加一条指令执行时间，简便高 效，功能完备，向量表在运行时动态生成， C程序可以使用固定向量表的启动 代码，并可隐藏起来。关键词：动态配置嵌入式系统 ARM中断向量表一般 32 位 ARM嵌入式系统的中断向量表是程序编译前设置好的。在编写32 位 ARM嵌入式摘要：通常 32位 ARM嵌入式系统的中断向量表是在程序编译前设置好 的，每次编写中断程序都要改 C 程序的汇

2、编启动代码，相当繁琐。本文给出一 种配置 ARM中断向量表新方法。该方法比通常方法仅增加一条指令执行时间， 简便高效，功能完备，向量表在运行时动态生成， C程序可以使用固定向量表 的启动代码，并可隐藏起来。关键词：动态配置 嵌入式系统 ARM 中断向量表一般 32位 ARM嵌入式系统的中断向量表是程序编译前设置好的。在编写 32位 ARM嵌入式系统的中断服务程序、设置和修改 ARM体系结构的中断向量表时， 常感到相当麻烦，不得不修改汇编代码，对不喜欢使用汇编代码编程的程序员 尤其如此。当需要在程序运行过程中动态修改中断向量的程序时会感到更为不 便，不得不增加很多分支处理指令才能实现。为此本文提

3、出一种简便高效的配 置方法，实现了 ROM固化程序在运行时动态配置 ARM嵌入式系统中断向量表的 功能。1 ARM中断向量两种设置方法在 32 位 ARM系统中，一般都是在中断向量表中放置一条分支指令或PC 寄存器加载指令，实现程序跳转到中断服务例程的功能。例如：IRQEntry B HandleIRQ ; 跳转范围较小B HandleFIQ或 IRQEntry LDR PC,=HandleIRQ ; 跳转的范围是任意 32 位地址空间LDR PC， =HandleFIQLDR伪指令等效生成 1条存储读取指令和 1条 32位常数定义指令。 32位常数存 储在 LDR指令附近的存储单元中，相对偏

4、移小于 4KB。该 32 位数据就是要跳转 到的中断服务程序入口地址。之所以使用 LDR伪指令，是因为 ARM的 RISC指令为单字指令，不能装载 32 位 的立即数（常数），无法直接把一个 32 位常数数据或地址数据装载到寄存器中。下面一般程序与上述伪指令功能等效，但中断向量表描述得更为清晰。其 中 VectorTable 为相对 LDR指令的偏移量：IRQEntry LDR PC,VectorTable+0;与 LDR PC，=HandleIRQ等效LDR PC， VectorTable+4;与 LDR PC，=HandleFIQ等效VectorTable DCD HandleTRQDCD

5、 HandleFIQHandleIRQHandleFIQ一般 ARM嵌入式系统的程序都是固化在从 00000000H开始的低端 ROM空间中， 中断向量表 VectorTable 也是固化在 ROM中，所以上述两种方法都无法在程序 运行时动态随机修改中断向量表。不论对于初学 ARM处理器的程序员还是有经 验的程序员，设置中断向量都相当繁琐，必须修改 ARM的 C 程序的启动代码。 一段晦涩的汇编代码很不方便，比较容易出错。2 X86 与 ARM处理器中断向量表比较实模式 X86 程序员都熟悉，在 X86 体系结构的 PC系统中，不论是用汇编还是用 C语言，都可以动态随机地设置、修改中断向量表只

6、需要简单地把中断程序 例程的入口地址写入到中断向量表数据区，即可完成向量表的设置。X86向量表设置方便的原因有两个。其一是中断向量表与程序代码完全分离， 中断向量表设置在 RAM数据空间，向量表存放的数据是纯粹地址数据；而在 ARM向量表中存放的是与中断服务例程入口有关的一条分支指令。另一个原因 是，除 BIOS外，大多数 PC程序都是在运行时加载到 RAM中的，程序数据是不 加区别的，所以可以很容易在程序运行的过程中从数据生成程序，并可以很容 易把 CPU控制权转到新生成的程序中。表面上看，在 ARM第二种中断向量设置方法的向量表 VectorTable 中也是纯地 址数据，不含指令代码，似

7、乎可以把 VectorTable 设置在 RAM数据段中。然而 一般 ARM体系的 ROM代码段和 RAM数据段间的偏移远大于 2 12 ，故超出了 LDR 使用 PC为基址的相对寻址范围。代码中的 VectorTable 是一个与当前 PC间的一个偏移， LDR指令的相对地址是 在编译时计算的，要求 VectorTable& lt ;2 12, 所以 VectorTable 不能随意安排 在 RAM空间中。 VectorTable 一般只能安排在中断跳转指令附近的代码区内 中。3 ARM结构中中断向量表的动态配置方法要在 ARM结构中实现与 X86 中一样方便的在中断向量的随机存取功能，向量

8、表 的地址数据必须可以安排在任意 32 位地址的 RAM空间中。为此，中断处理必须 增加一条指令，先跳转到向量表，然后执行向量表中动态生成的跳转指令，跳 转到中断服务程序，参见下列初始化代码：向量表 *ENTRYB ResetHandle ; 原向量偏移 ，中断号B ReseHandle ;0 x00,00LDR PC,=NewVectorTable+0x08 ;0x 04, 未定义 ， 01LDR PC， =NeWVector Table+0x10 ;0x08, SW,I02LDR PC,=NewVectorTable+0x18;0x0c, 未定义 ，03LDR PC， =NewVector

9、Table+0x20;0x10, 未定义 ， 04LDR PC，=NewVectorTable+0x28;0 x14, 未定义 0，05LDR PC,=NewVectorTable+0x30 ;0x18,IRQ ; 06LDR PC,=NewVectorTable+0x38;0x1c,FIQ , 07代码段ResetHandle* 数据段，为 NewVectorTable 分配数据空间 *NewVectorTable # 128; 大小根据需要定义，每向量 2 个字（8 字节）； 程序运行时，中断服务的初始化 程序必须设置好新的中断向量表，即在NewVectorTable 表中动态生成下列指令

10、：NewVectorTable; 表安排在 RAM顶端 0x0c1fff00 处（由硬件设定）LDR PC，PC，#4 ；指令代码为 0xe51ff004, 功能为 PC-PC+4nVt00 DCD ISR_RESET_HANDLELDR PC,PC,#4; 与 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,#4n

11、Vt05 DCD ISR_UNDEF_HANDLELDR PC,PC,#4NVt06 DCD ISR_IRQ_HANDLELDR PC,PC,#4nVt07 DCD ISR_FIQ_HANDLE可用 C 函数在 NweVectorTable 中生成含上述指令的向量表，具体实现如下：#define VECTOR_TABLE 0x0c1fff00 / 向量表首地址，根据实际硬件来配置#define INSTRUCTION_LDR_PC 0xe51ff004/ 加载 PC寄存器的指令码/ 设置向量 C函数， ISR_Handle 中断服务程序地址void SetVector(unsigned cha

12、r no,unsigned long int ISR_Handle)unsigned long int * pVectorTable;/ 定义 32 位无符号数指令，指向向量表pVectorTable=(unsigned long int *)(VECTOR_TABLE+(no3);*pVectorTable+=INSTRUCTION_LDR_PC;/ 在向量表中放置 LDR PC，PC， #4指令*pVectorTable=ISR_Handle;/ 设置中断服务例程入口地址/ 读取向量 C函数， no 代表中断号unsigned long int GetVector(unsigned char no)unsigned long int *pVectorTable;pVectorTable=(unsigned long int *)(VECTOR_TABLE+(no3);return *(+pVectorTable);/ 返回中断处理程序入口地址使用上述初始化代码和向量设置函数，除复位向量外， 其它 所有中断向量都可 以指向了在 RAM数据区中的新向量表，并给定一个统一的中断编号。中断服务 程序可以放在任何 模块文件中编译连接，不需要修改原向量表代码，但在打开 中断使用中断服务例程前必须使用 C