现在的位置: 首页ARM单片机教程正文

了解什么是ARM中断实现过程

了解什么是ARM中断实现过程,通过代码分析的过程来什么了解ARM中断,同时文章以笔记的形式来表达,不错的ARM中断分析。
决定开始学习嵌入式后,最先做的事情就是要熟悉ARM指令及其伪指令伪操作。ARM指令的助记符其实都是其具体功能的单次缩写,所以学习的过程中最好利用网络,从一些文献或书籍中找到ARM指令助记符的全称,这样方便记忆。学完之后,我做了整理了一个有关这方面的笔记,有需要的朋友请邮件联系:

接下来的学习过程中,比较难以理解的是ARM的中断过程和存储系统。ARM中断的实现有些书上看一两遍也不见得能够完全理解,当然可能只对于像我一样跨专业的朋友来说存在这个问题。这次只谈中断。由于是初学者,难免会出错,敬请各位指正。

当一个程序正常执行过程中,CPU可能检测到有某个中断源发出中断请求,这时ARM硬件实现了程序强制跳转,在这之前保存了相关信息,以便程序正常返回。如果是发生了Reset中断,程序实现系统初始化设置。
开始比较难以理解的是中断产生后,程序都进行了哪些操作。我就从跟踪PC作为分析的主线。以发生FIQ中断为例。(只以ROM起始地址为0为例,不为0的情况参照存储地址映射)
最简单的是中断发生后,PC=0×08,在此地址处存放一个跳转指令,跳转到相关处理程序。当然多数情况中断处理程序可能比较复杂,并且要处理多种中断的情况下,采用一步映射两步跳转(我自己起的名字,不一定妥当)。如下图所示:

一步映射指,在RAM地址中建立一个中断向量表,图中该表起始地址为0×400000,在该表中存放的是中断处理函数的入口地址。两步跳转是指,当中断发生时,由于系统硬件强制程序跳转到了0×08处,在该地址处是一个跳转指令,跳转到中断函数地址解析程序IRQ_Handler,完成一步跳转。解析程序(IRQ_Handler)的作用无非是把中断向量表内中断处理函数(SystemIrqHandler)的入口地址赋值给 PC,如图所示PC=0×003000280,完成第二步跳转,开始处理中断。在中断处理函数的最后,恢复中断开始时保存的相关寄存器的值,完成中断。

下面以一个实例来具体说明中断建立及实现的过程。

首先通过伪指令建立一个中断向量表,用于存放中断程序的入口地址(如上图中的中断向量表,注意,此时表中还未赋值):
;/* EXCEPTION HANDLER VECTOR TABLE */

^ DRAM_BASE
HandleReset # 4
HandleUndef # 4
HandleSwi # 4
HandlePrefetch # 4
HandleAbort # 4
HandleReserv # 4
HandleIrq # 4
HandleFiq # 4

然后定义一个连续的数据段,并把中断处理函数的入口地址值赋给各字单元
ExceptionHandlerTable
DCD UserCodeArea
DCD SystemUndefinedHandler
DCD SystemSwiHandler
DCD SystemPrefetchHandler
DCD SystemAbortHandler
DCD SystemReserv
DCD SystemIrqHandler
DCD SystemFiqHandler

下面从程序的开始处分析:
AREA Init, CODE, READONLY
ENTRY
/* ROM起始地址向量表 */
B Reset_Handler
B Undefined_Handler
B SWI_Handler
B Prefetch_Handler
B Abort_Handler
NOP Reserved vector
B IRQ_Handler
B FIQ_Handler
/* B跳转范围限于+ -32M内*/

/* 以下是地址解析程序 */
IRQ_Handler
SUB sp, sp, #4
STMFD sp!, {r0} FD满递减堆栈 执行寄存器压栈操作.
LDR r0, =HandleIrq //对应程序开始处以伪指令定义的向量表
LDR r0, [r0] //中断处理函数的地址赋给R0.
STR r0, [sp, #4] //中断处理函数的地址入栈
LDMFD sp!, {r0, pc} //实现程序跳转,目前没明白为什么又给r0赋值?

上面提到了还没有给中断向量表赋值,下面代码把中断处理函数的地址放到DRAM中断向量表里
EXCEPTION_VECTOR_TABLE_SETUP
LDR r0, =HandleReset
LDR r1, =ExceptionHandlerTable
MOV r2, #8
ExceptLoop
LDR r3, [r1], #4
STR r3, [r0], #4
SUBS r2, r2, #1 Down Count
BNE ExceptLoop ;;

下面是中断处理函数
SystemIrqHandler
IMPORT ISR_IrqHandler
STMFD sp!, {r0-r7, lr}
BL ISR_IrqHandler
LDMFD sp!, {r0-r7, lr}
SUBS pc, lr, #4

它实际上只调用了下面的C语言的中断处理函数,其他什么也没做。
void ISR_IrqHandler(void)
{
IntOffSet = (U32)INTOFFSET;
(IntOffSet>>2)
(*InterruptHandlers[IntOffSet>>2])(); // Call interrupt service routine
}

以上编程思路是,先在系统初始化时重新建立一个中断向量表,并把相关的中断处理函数的地址放到中断向量表中。当系统监测到有中断源请求服务后,硬件实现pc跳转到地址0×08处,执行一个跳转指令B IRQ_Handler ,然后执行地址解析程序,把中断向量表中的中断处理函数的入口地址赋给pc,开始响应中断。在中断处理函数的最后,执行
LDMFD sp!, {r0-r7, lr}
SUBS pc, lr, #4
实现中断的返回。

【上篇】
【下篇】
在线咨询