ARM嵌入式系統(tǒng)中斷向量表的動態(tài)配置

 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(yùn)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。

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(yùn)行過程中動態(tài)修改中斷向量的程序時會感到更為不便，不得不增加很多分支處理指令才能實(shí)現(xiàn)。為此本文提出一種簡便高效的配置方法，實(shí)現(xiàn)了ROM固化程序在運(yùn)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(shí)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，=HandleFIQ

LDR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?yàn)锳RM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

X86與ARM處理器中斷向量表比較

實(shí)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(jī)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。

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(yùn)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(yùn)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(yuǎn)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(jì)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。