ARM微處理器的編程模型之：異常中斷處理

有些情況下，系統(tǒng)0x0地址不一定是ROM。如果0x0地址為RAM，那么就系統(tǒng)將中斷向量表從ROM復(fù)制RAM，下面的例子顯示了這樣一個過程。

MOV R8, #0

ADR R9, Vector_Init_Block

LDMIA R9!,{r0-r7} ;復(fù)制中斷向量表 (8 words)

STMIA R8!,{r0-r7}

LDMIA R9!,{r0-r7} ;復(fù)制由偽操作 DCD定義的地址

STMIA R8!,{r0-r7}

2．使用C語言安裝異常處理程序

程序中有時需要在main()函數(shù)中使用C語言安裝中斷向量表。這就要求指令經(jīng)編譯后的解碼能安裝在內(nèi)存的正確位置。

（1）向量表中使用跳轉(zhuǎn)指令的情況

如果在向量表中使用跳轉(zhuǎn)指令，使用下面的步驟完成向量表的安裝。

① 讀取異常處理程序的地址。

② 從異常處理程序地址中減去向量表中的偏移。

③ 為適應(yīng)指令流水線，將上一步得到的地址減8。

④ 將得到的結(jié)果右移2位，得到以字為單位的地址偏移量。

⑤ 將結(jié)果的高8位清零，得到跳轉(zhuǎn)指令的24位偏移量。

⑥ 將上一步得到的結(jié)果和0xea000000（無條件跳轉(zhuǎn)指令編碼）做邏輯與操作，從而得到要寫到向量表中的跳轉(zhuǎn)指令的正確編碼。

下面的例子顯示了這樣一個標(biāo)準(zhǔn)過程。

unsigned Install_Handler (unsigned routine, unsigned *vector)

{ unsigned vec, oldvec;

vec = ((routine - (unsigned)vector - 0x8)>>2);

if ((vec 0xFF000000))

{

/* diagnose the fault */

prinf (Installation of Handler failed);

exit (1);

}

vec = 0xEA000000 | vec;

oldvec = *vector;

*vector = vec;

return (oldvec);

}

（2）在向量表中使用加載PC指令

在向量表中使用加載PC指令，按照下面的步驟完成。

① 讀取異常處理程序地址。

② 從異常處理程序地址中減去向量表中的偏移。

③ 為適應(yīng)指令流水線，將上一步得到的地址減8。

④ 保留結(jié)果的后12位。

⑤ 將結(jié)果與0xe59ff000（LDR PC, [PC,#offset]）做邏輯或操作，從而得到要寫到向量表中的跳轉(zhuǎn)指令的正確編碼。

⑥ 將異常處理程序的地址放到相應(yīng)的存儲單元。

下面的例子顯示了一個標(biāo)準(zhǔn)的C語言過程。

unsigned Install_Handler (unsigned location, unsigned *vector)

{ unsigned vec, oldvec;

vec = ((unsigned)location - (unsigned)vector - 0x8) | 0xe59ff000;

oldvec = *vector;

*vector = vec;

return (oldvec);

}

3.4.7 FIQ和IRQ中斷處理函數(shù)的設(shè)計

1．中斷分支

ARM內(nèi)核只有兩個外部中斷輸入信號nFIQ和nIRQ。但對于一個系統(tǒng)來說，中斷源可能多達(dá)幾十個。為此，在系統(tǒng)集成的時候，一般都會有一個異常控制器來處理異常信號，如圖3.8所示。

圖3.8 中斷系統(tǒng)

這時候用戶程序可能存在多個IRQ/FIQ的中斷處理函數(shù)。為了使從向量表開始的跳轉(zhuǎn)始終能找到正確的處理函數(shù)入口，需要設(shè)置一套處理機(jī)制和方法。

多數(shù)情況下是由軟件來處理異常分支的，因為軟件可以通過讀取中斷控制器來獲得中斷源的信息，如圖3.9所示。

有些芯片可能支持特殊的硬件分支功能，這需要查看具體的芯片說明。

因為軟件的靈活性，可以設(shè)計出比圖3.9更好的流程控制方法，如圖3.10所示。

Int_vector_table是用戶自己開辟的一塊存儲器空間，里面按次序存放異常處理函數(shù)的地址。IRQ_Handler()從中斷控制器獲取中斷源信息，然后再從Int_vector_table中的對應(yīng)地址單元得到異常處理函數(shù)的入口地址，完成一次異常響應(yīng)的跳轉(zhuǎn)。這種方法的好處是用戶程序在運(yùn)行過程中，能夠很方便地動態(tài)改變異常服務(wù)內(nèi)容。

圖3.9 軟件控制中斷分支

圖3.10 靈活的軟件分支設(shè)計

進(jìn)入異常處理程序后，用戶可以完全按照自己的意愿來進(jìn)行程序設(shè)計，包括調(diào)用Thumb狀態(tài)的函數(shù)等。但對于絕大多數(shù)的系統(tǒng)來說，有兩個步驟必須處理，一是現(xiàn)場保護(hù)，二是要把中斷控制器中對應(yīng)的中斷狀態(tài)標(biāo)識清除，表明該中斷請求已經(jīng)得到響應(yīng)，否則，中斷函數(shù)退出以后，又會被再一次觸發(fā)，從而進(jìn)入周而復(fù)始的死循環(huán)。