函数指针数组在ARM中断中的应用

函数指针数组在ARM异常中断处理中的应用

介绍一种简洁、高效、灵活的ARM异常中断处理方法。

      在ARM中，由于所有的中断都使用同一个异常中断入口地址，即0x00000018。因此需要在异常中断处理程序中根据相应的中断号调用对应的中断服务函数。

        一般有两种处理方式：

        1. 在汇编中保存现场，然后调用C语言编写的中断处理程序，任务处理完成之后，再返回到汇编中恢复现场，并返回到断点。其中C语言编写的中断处理程序，
    通过switch语句对INTOFFSET进行判断，然后散转执行对应的服务函数。

          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;

                   }

         }

 

         缺点：1）所有的中断处理函数都必须在这个C文件中定义。

               2）中断处理函数不能再程序执行过程中被更换。

               3）由于不知道中断处理函数用到了哪些寄存器，因此保护现场时，需要把可能用到的所有工作寄存器

                  都保护起来。再加上C语言中的判断，这些步骤都会增加中断响应时间。

 

       2. 使用关键字__irq来定义每个中断处理函数，由编译器来插入保护现场及中断返回的代码，由于编译器知道此
      函数用到了哪些寄存器，因此它只保护被用到的寄存器。接下来的问题是，当产生中断时，如何直接调用对应的中断处理函数？

           一般会在内存中分配32*4个存储单元，存放每个中断处理函数的首地址，在汇编中，直接根据INTOFFSET从中断处理函数向量表
      中取出对应的函数首地址送给PC，直接调用对应的中断处理函数。C语言中需要借用函数指针将中断处理函数首地址写入到中断处
      理函数向量表里的对应位置上。

         IRQ_HandlerStart        EQU         0x33FFFF00

         0x00000018                LDR         PC,=IRQ_ENTRY

          …………                ………………………………

         IRQ_ENTRY
                                   SUB          SP,SP,#4            ;为存放中断处理函数首地址留出空间

                                   STMFD     SP!,{R0,R1,R2}         ;保护下面的算法用到的工作寄存器      
                                   LDR          R0,=INTOFFSET

                                   LDR          R1,[R0]             ;取出中断号

                                   LDR          R2,=IRQ_HandlerStart       

                                   ADD          R0,R2,R1,LSL  #2      ;计算中断号对应的中断处理函数在向量表中的位置

                                   LDR          R1,[R0]               ;取出对应的中断处理函数首地址

                                   STR          R1,[SP,#12]           ;存储到刚才预留的空间里

                                   LDMFD     SP!,{R0,R1,R2,PC}        ;出栈,数据从左向右恢复,最后将中断处理函数首地址给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()

             {

                          ………………

             }

      

            缺点：1）要保证汇编与C中定义的中断处理函数向量表的首地址相同

                  2）要定义很多个函数指针，编写起来比较麻烦

 

            我们可以将中断处理函数向量表看成一个具有32个成员的数组，每个成员都是函数指针，
        指向的是无形参、无返回值的中断处理函数。我们可以在汇编中用SPACE关键字来定义这
            个函数指针数组变量，并为其分配空间。 在C语言中只需要用extern申明下它是外部定义的即可。

         0x00000018                LDR         PC,=IRQ_ENTRY

          …………                 ………………………………

         IRQ_ENTRY

                                   SUB          SP,SP,#4           ;为存放中断处理函数首地址留出空间

                                   STMFD     SP!,{R0,R1,R2}        ;保护下面的算法用到的工作寄存器      

                                   LDR          R0,=INTOFFSET

                                   LDR          R1,[R0]             ;取出中断号

                                   LDR          R2,=INTVECTOR       ;获取函数指针数组首地址

                                   ADD          R0,R2,R1,LSL  #2    ;计算中断号对应的中断处理函数在向量表中的位置

                                   LDR          R1,[R0]             ;取出对应的中断处理函数首地址

                                   STR          R1,[SP,#12]         ;存储到刚才预留的空间里

                                   LDMFD     SP!,{R0,R1,R2,PC}      ;出栈,数据从左向右恢复,最后将中断处理函数首地址给PC

 

                                   AREA         INTVECT,DATA

            INTVECTOR            SPACE       32*4

            为了将此函数指针数组变量分配到内存中，需要在分散加载文件中指定这个段的执行域在内存空间

            VECT_REGION       0x33FFFF00

            {

                        StartUp.o(INTVECT)

            }

 

            typedef   void  __irq (*INTFUNC)(void);                      //函数指针类型重定义,

            extern   INTFUNC   INTVECTOR[32];

 

            void   InitiISR()

            {

                          INTVECTOR[0] = EINT0_Handler;

                          INTVECTOR[28] = UART0_Handler;

            }

 

             void  __irq   EINT0_Handler()

             {

                          ………………

             }

             void  __irq   UART0_Handler()

             {

                          ………………

             }

               

            特点：1）只需要在分散加载文件中对这个中断处理函数向量表的首地址指定一次，避免出错。

                  2）使用函数指针数组，省略多个函数指针的定义。

                  3）在程序执行过程中，可以通过修改函数指针数组里的内容更换中断处理函数。         

                  4）可以再定义一个中断注册函数，提高程序的灵活性。

 

            void  ISR_Register(INT8U  num,INT32U  addr)

            {

                         INTVECTOR[num] = addr;

            }

 

            以上提到的变量都可以只放在interrupt.c中，不同的中断处理函数可以在不同的文件中编写，它们只需要调用ISR_Register即可。这样可以提高程序的结构化。

           另外，还可以将中断号用#define定义一下，以提高程序的可读性，如下：

            #define      INT_TIMER0           10

            #define      INT_UART0            28

            #define      INT_RTC                30

 

            INTVECTOR[INT_UART0] = UART0_Handler;

            INTVECTOR[INT_RTC] = RTC_Handler;

 

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