【车载开发系列】嵌入式开发之中断向量表

【车载开发系列】嵌入式开发之中断向量表

一. 中断向量表的概念

1）中断向量

中断处理程序的入口地址又称中断向量。一般统一放置在中断向量表中。

2）中断向量表

中断向量表的全称叫做interrupt vector table。它包含中断服务程序地址的特定内存区域，这些服务程序是处理外部硬件中断请求的代码。
当中断或异常发生的时候，CPU自动将PC指向一个特定的地址，这个地址就是中断向量表。

3）中断向量表的存放

中断向量表存放在内存特定的位置上，它是一个4byte的数组，每个成员都是一个地址，指向相应的中断处理函数,当芯片处于不同的状态时，就会根据这段内容跳转到对应的地址去执行对应的程序。特别的第一个成员是栈顶地址，第二个成员是复位函数Reset_Handler。

二. 中断向量表的特点

这些中断服务程序(函数)在中断向量表中的位置是由ECU厂商定好的，当某个中断被触发以后就会自动跳转到中断向量表中对应的中断服务程序(函数)入口地址处。
单片机启动之后一般第一件事就是读取中断向量表。它是从起始地址0x00000000开始的固定的一段内容，一共4Byte。

三. 中断向量表的作用

在 CPU 接收到外部中断请求时,它会先查询中断向量表,以查找到相应的中断服务程序地址。首先会保护现场然后,CPU 会将控制转移到该地址,以执行相应的中断服务。完成中断服务程序后,控制会恢复到中断发生前的程序流程。

四. 上电后第一条指令

首先明确一点，单片机上电开始执行的第一条指令肯定不是我们在main函数中写的第一条指令，在此之前，我们需要汇编程序完成一些初始化的工作。
在ARM架构的芯片下，不出意外，程序都是从0X00000000最开始的位置执行的，那程序从这里运行，接下来要完成什么工作呢，那就不得不提到中断向量表，说是中断向量表，不如说是从0X00000000开始的固定的一段内容。
这段内容以四个字节为单位，每个字节保存一个地址,当芯片处于不同的状态时，就会根据这段内容跳转到对应的地址去执行对应的程序

五. 芯片上电程序执行流程

当芯片上电以后，我们在上面表格中寻找一个跟程序上电比较接近的中断，毫无意外，我们选择复位中断，平常玩单片机的时候，大家不都是出了bug,复位一下单片机，这里的复位可以是我们去按单片机的复位按钮，也可以断电重新上电，所以重新上电约等于复位。
芯片上电了，他发现自己是重新上电而产生的复位中断，由上图可知，那么程序会在0X00开始执行，但是这个地方只保存了一个地址，那么程序跳转到0X00之后会立马跳转到这个位置保存的地址执行，程序就跳转到了另一个地方，然后在这里通过汇编代码进行堆栈设置，为C语言运行创造条件，最后再跳转到main函数执行，这才是真正到了main函数。

六. 复位中断代码

下面展示一些 内联代码片。

_start:
	ldr pc, =Reset_Handler /* 复位中断 */
	ldr pc, =Undefined_Handler /* 未定义指令中断 */
	ldr pc, =SVC_Handler /* SVC(Supervisor)中断 */
	ldr pc, =PrefAbort_Handler /* 预取终止中断 */
	ldr pc, =DataAbort_Handler /* 数据终止中断 */
	ldr pc, =NotUsed_Handler /* 未使用中断 */
	ldr pc, =IRQ_Handler /* IRQ 中断 */
	ldr pc, =FIQ_Handler /* FIQ(快速中断)未定义中断 */
	# 此处省略好多
/* 复位中断 */
Reset_Handler:A21-//
	# 此处再省略好多
	b main /* 跳转到 main 函数 */

上面的b代表跳转，后面跟什么，就代表跳转到哪里
上面的_start可以暂时理解为将中断向量表进行规定，然后出现复位中断就将pc指针指向复位中断函数，pc指针表示程序运行位置，换句话说，pc指针在哪，程序就在哪开始运行。
与中断有关的应该是IRQ外部中断与FIQ快速中断，因此显而易见，当中断发生时，无论当前程序在哪里运行，都会跑到这个表所指向的地址，在这个地址处，我们就可以编写自己的中断处理函数了，当然还要涉及到具体的中断号以及中断优先级的判断。

七. 各个种类的中断

1）复位中断(Reset)

CPU复位以后就会进入复位中断，我们可以在复位中断服务函数里面做一些初始化工作，比如初始化 SP 指针、 DDR 等等。

2）未定义指令中断(Undefined Instruction)

如果指令不能识别的话就会产生此中断。

3）软中断(Software Interrupt,SWI)

由 SWI 指令引起的中断， Linux的系统调用会使用SWI指令来引起软中断，通过软中断来陷入到内核空间。

4）指令预取中止中断(Prefetch Abort)

预取指令的出错的时候会产生此中断。

5）数据访问中止中断(Data Abort)

访问数据出错的时候会产生此中断。

6）IRQ 中断(IRQ Interrupt)

也叫做外部中断。芯片内部的外设中断都会引起此中断的发生。

7）FIQ 中断(FIQ Interrupt)

快速中断，如果需要快速处理中断的话就可以使用