基于ARM異常中斷處理的方法解析

介紹一種簡潔、高效、靈活的ARM異常中斷處理方法。

在ARM中，由于所有的中斷都使用同一個異常中斷入口地址，即0x00000018。因此需要在異常中斷處理程序中根據(jù)相應(yīng)的中斷號調(diào)用對應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)。

一般有兩種處理方式：

1. 在匯編中保存現(xiàn)場，然后調(diào)用C語言編寫的中斷處理程序，任務(wù)處理完成之后，再返回到匯編中恢復(fù)現(xiàn)場，并返回到斷點。其中C語言編寫的中斷處理程序，通過switch語句對INTOFFSET進行判斷，然后散轉(zhuǎn)執(zhí)行對應(yīng)的服務(wù)函數(shù)。

IMPORT IRQ_EXCEPTION

0x00000018 LDR PC，=IRQ_ENTRY

IRQ_ENTRY

STMFD SP！，{R0-R8，LR}

BL IRQ_EXCEPTION

LDMFD SP！，{R0-R8，LR}

SUBS PC，LR，#4

void IRQ_EXCEPTION（）

{

switch（INTOFFSET）

{

case 0：

break;

case 1：

break;

}

}

缺點：1）所有的中斷處理函數(shù)都必須在這個C文件中定義。

2）中斷處理函數(shù)不能再程序執(zhí)行過程中被更換。

3）由于不知道中斷處理函數(shù)用到了哪些寄存器，因此保護現(xiàn)場時，需要把可能用到的所有工作寄存器

都保護起來。再加上C語言中的判斷，這些步驟都會增加中斷響應(yīng)時間。

2. 使用關(guān)鍵字__irq來定義每個中斷處理函數(shù)，由編譯器來插入保護現(xiàn)場及中斷返回的代碼，由于編譯器知道此函數(shù)用到了哪些寄存器，因此它只保護被用到的寄存器。接下來的問題是，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，如何直接調(diào)用對應(yīng)的中斷處理函數(shù)？

一般會在內(nèi)存中分配32*4個存儲單元，存放每個中斷處理函數(shù)的首地址，在匯編中，直接根據(jù)INTOFFSET從中斷處理函數(shù)向量表中取出對應(yīng)的函數(shù)首地址送給PC，直接調(diào)用對應(yīng)的中斷處理函數(shù)。C語言中需要借用函數(shù)指針將中斷處理函數(shù)首地址寫入到中斷處理函數(shù)向量表里的對應(yīng)位置上。

IRQ_HandlerStart EQU 0x33FFFF00

0x00000018 LDR PC，=IRQ_ENTRY

………… ………………………………

IRQ_ENTRY

SUB SP，SP，#4 ;為存放中斷處理函數(shù)首地址留出空間

STMFD SP！，{R0，R1，R2} ;保護下面的算法用到的工作寄存器

LDR R0，=INTOFFSET

LDR R1，［R0］ ;取出中斷號

LDR R2，=IRQ_HandlerStart

ADD R0，R2，R1，LSL #2 ;計算中斷號對應(yīng)的中斷處理函數(shù)在向量表中的位置

LDR R1，［R0］ ;取出對應(yīng)的中斷處理函數(shù)首地址

STR R1，［SP，#12］ ;存儲到剛才預(yù)留的空間里

LDMFD SP！，{R0，R1，R2，PC} ;出棧，數(shù)據(jù)從左向右恢復(fù)，最后將中斷處理函數(shù)首地址給PC

#define ISR_StartAddr 0x33FFFF00

#define pISR_EINT0 （*（unsigned *）（ISR_StartAddr+0*4））

#define pISR_UART0 （*（unsigned *）（ISR_StartAddr+28*4））

void InitISR（）

{

pISR_EINT0 = EINT0_Handler;

pISR_TIMER0 = UART0_Handler;

}

void __irq EINT0_Handler（）

{

………………

}

void __irq UART0_Handler（）

{

………………

}

缺點：1）要保證匯編與C中定義的中斷處理函數(shù)向量表的首地址相同

2）要定義很多個函數(shù)指針，編寫起來比較麻煩

我們可以將中斷處理函數(shù)向量表看成一個具有32個成員的數(shù)組，每個成員都是函數(shù)指針，指向的是無形參、無返回值的中斷處理函數(shù)。我們可以在匯編中用SPACE關(guān)鍵字來定義這個函數(shù)指針數(shù)組變量，并為其分配空間。 在C語言中只需要用extern申明下它是外部定義的即可。

0x00000018 LDR PC，=IRQ_ENTRY

………… ………………………………

IRQ_ENTRY

SUB SP，SP，#4 ;為存放中斷處理函數(shù)首地址留出空間

STMFD SP！，{R0，R1，R2} ;保護下面的算法用到的工作寄存器

LDR R0，=INTOFFSET

LDR R1，［R0］ ;取出中斷號

LDR R2，=INTVECTOR ;獲取函數(shù)指針數(shù)組首地址

ADD R0，R2，R1，LSL #2 ;計算中斷號對應(yīng)的中斷處理函數(shù)在向量表中的位置

LDR R1，［R0］ ;取出對應(yīng)的中斷處理函數(shù)首地址

STR R1，［SP，#12］ ;存儲到剛才預(yù)留的空間里

LDMFD SP！，{R0，R1，R2，PC} ;出棧，數(shù)據(jù)從左向右恢復(fù)，最后將中斷處理函數(shù)首地址給PC

AREA INTVECT，DATA

INTVECTOR SPACE 32*4

為了將此函數(shù)指針數(shù)組變量分配到內(nèi)存中，需要在分散加載文件中指定這個段的執(zhí)行域在內(nèi)存空間

VECT_REGION 0x33FFFF00

{

StartUp.o（INTVECT）

}

typedef void __irq （*INTFUNC）（void）; //函數(shù)指針類型重定義，

extern INTFUNC INTVECTOR［32］;

void InitiISR（）

{

INTVECTOR［0］ = EINT0_Handler;

INTVECTOR［28］ = UART0_Handler;

}

void __irq EINT0_Handler（）

{

………………

}

void __irq UART0_Handler（）

{

………………

}

特點：1）只需要在分散加載文件中對這個中斷處理函數(shù)向量表的首地址指定一次，避免出錯。

2）使用函數(shù)指針數(shù)組，省略多個函數(shù)指針的定義。

3）在程序執(zhí)行過程中，可以通過修改函數(shù)指針數(shù)組里的內(nèi)容更換中斷處理函數(shù)。

4）可以再定義一個中斷注冊函數(shù)，提高程序的靈活性。

void ISR_Register（INT8U num，INT32U addr）

{

INTVECTOR［num］ = addr;

}

以上提到的變量都可以只放在interrupt.c中，不同的中斷處理函數(shù)可以在不同的文件中編寫，它們只需要調(diào)用ISR_Register即可。這樣可以提高程序的結(jié)構(gòu)化。

另外，還可以將中斷號用#define定義一下，以提高程序的可讀性，如下：

#define INT_TIMER0 10

#define INT_UART0 28

#define INT_RTC 30

INTVECTOR［INT_UART0］ = UART0_Handler;

INTVECTOR［INT_RTC］ = RTC_Handler;