2018年12月18日 | 基于S3C6410的ARM11学习（三） 核心初始化之设置中断向量表

前面将流程搞清楚后，下面就开始进行按照顺序来编写程序了。

           第一步就是进行中断向量表的设置。在ARM11中，中断向量表叫做异常向量表。

           ARM11共有10种异常，这个在ARM11的datasheet中有。

这里说明一下：

 最后一个目前不知道是什么意思。现在也用不上，先就不管了。

异常，也都写得比较清楚，都知道这些异常大致是干什么的。这里，要注意，异常发生的时候，是跳转到异常地址去执行程序的，但是每个异常地址的大小是4个字节，4个字节大小肯定是放不下程序的。所以，肯定会有第二级跳转。所以这个异常地址的指令，就是一个跳转指令，跳转到对应的程序去执行。

 这些异常，现在不用清楚这些异常怎么用，用的时候再来学习就可以了。只要知道有这么些异常就可以了。

 这些异常的地址是固定的，这个和STM32是不一样的。所以，我们设置中断向量表的时候，要将这些异常写在固定的地址上。这样，程序才能正常访问这些异常。

从表中，会发现，数据异常和中断异常之间怎么相隔了8个字节大小，其他都是相隔的4个字节大小。这里是保留了一个异常，但是目前没有定义这个异常是什么，所以把地址给空出来了。所以，我们写程序的时候，要注意把这个地址给空出来。

下面就是我们的程序：

.text.global _start_start:    b reset    ldr  pc, _undefined_instructions    ldr  pc, _software_interrupt    ldr  pc, _prefetch_abort    ldr  pc, _data_abort    ldr  pc, _no_use    ldr  pc, _irq    ldr  pc, _fiq_undefined_instructions:    .word undefined_instructions_software_interrupt:    .word software_interrupt_prefetch_abort:    .word prefetch_abort_data_abort:    .word data_abort_no_use:    .word no_use_irq:    .word irq_fiq:    .word fiq   undefined_instructions:    nopsoftware_interrupt:    nopprefetch_abort:    nop data_abort:    nopno_use:    nop irq:    nop fiq:    nopreset:

简单说明下

.text :  表示是代码段，说明下面的程序是代码

.global _start : 定义全局标号_start

_start的代码，就是设置中断向量表了。可以看出，其实都是跳转指令。不同的异常，跳转到不同的地方去执行程序，这样就实现了异常的处理。

这里

                         ldr  pc, _undefined_instructions     1

_undefined_instructions:           

    .word undefined_instructions

undefined_instructions:

    nop

  1的指令，就是将标号_undefined_instructions地址处的值赋值给pc，这样pc的值就是undefined_instructions的值，所以就跳转到undefined_instructions程序地方去执行。这里，undefined_instructions程序就只有一个nop指令。因为目前没有用到这些异常，所以这里，除了Reset异常我们是编写代码外，其他的异常我们都是写的nop。

 其他异常的分析，和以上的分析是一样的。只是要注意，我们中间定义了一个_no_use异常。可是这个异常是ARM异常里面没有的。这里定义这个异常，就是为了占一个字节大小，这样的话，irq的地址才会是0x0000_0018，否则的话就是0x0000_0014，这样就不对了。

这里有个问题，只有Reset的跳转指令是b指令，其他的指令都是ldr指令。这个是为什么了？

b指令是相对跳转指令，ldr是绝对跳转指令。在上电或者复位的时候，程序在内部的stepping stone中执行，地址从0x0000_0000开始。但是我们在编译代码的时候，用的链接脚本的链接地址是0x5000_0000，如果使用ldr决定跳转指令的话，就会跳到内存去执行程序了，这个时候，我们还没有把程序拷贝到内存中，所以执行就会出错了，所以这里使用b指令。复位结束后，我们已经把代码拷贝到内存中去了，所以这个时候，就要用ldr绝对跳转指令了。

以上，就将我们的异常向量表就设置好了，接下来，我们就对Reset函数编写代码就好了。因为这里写的代码，就是上电执行的代码。

对比一下STM32的中断向量表的建立：

这个应该很多学STM32的人，都很少去分析这个了，我以前也没有分析，现在是学习比较的时候，才去分析了一下这个东西，发现了很多好玩的东西。

STM32不像ARM一样，分为几个异常，而是将各个异常都分开成独立的中断（在STM32中将异常称为中断了）。在ARM11中，只有一个irq异常，这样的话，不管是什么中断发生，都会跳转到irq的代码去执行。但是STM32就不是了，他将各个中断给独立开，比如外部有外部中断，串口有串口中断。。。当外部中断产生时，就执行外部中断的代码，不会执行串口中断的代码。所以STM32的中断向量表就相对比较大。

下面是中断向量表的一部分截图

前面几个是系统的一些中断，后面是外设的一些中断。我们发现第一个Reset中断的地址竟然不是0x0000_0000，而是0x0000_0004。这里先记下来，后面分析。

上面就是外设的一些中断，可以看出，不同的外设对应不同的中断，而不同的中断有不同的地址。

这里，要说明一下，STM32的中断向量表和ARM11的中断向量表有什么区别，最大的区别就是

STM32的中断向量表的内容保存的是中断的入口地址，即当中断发生时，PC需要跳转的地址

ARM11的中断向量表的内容是异常发生时需执行的指令，即当异常发生时，PC应该执行什么指令。

所以，从上面两个区别可以得出：

ARM11的中断向量表的位置是绝对唯一的，即每个异常的地址是固定的，Reset就是0x0000_0000, irq就是0x0000_0018。

STM32的中断向量表的位置不是唯一的。即每个中断的地址是可以随意放置的。因为他存的是中断的入口地址，而不是存的指令。

还有一个区别，STM32的Reset的地址是0x0000_0004，而不是0x0000_0000。那是因为，STM32规定中断向量表的第一项内容，存的是栈的地址。这个和ARM11也不一样，ARM11的中断向量表的第一项内容就是Reset的指令。

从STM32的启动文件分析，在代码的前面，就定义了这样一个向量表，这个就是中断向量表，里面保存的每个中断的入口地址。第一项内容就是栈的地址。依次是定义各个中断的入口地址。使用DCD    0是定义一个数据，用来占位的。

      中断向量表定义之后，就是定义各个中断函数了。

 第一个定义的是复位中断，也是就系统上电或者复位有效的时候，执行的程序。后面的依次定义各个中断函数。每个函数的后面都带有[WEAK]属性，表示这里定义的函数是弱函数，外部程序是可以改写这个中断函数的。

 到这里，我们就可以知道，因为这里定义了中断函数，所以，当你要使用某个外设的中断的时候，中断函数名字可是不能随便取的，而是要和这里取的名字要一样。不然的话，就跳转不到正确的中断地址去了。

 在复位中断函数中，会跳转到SystemInit去执行，这个函数是对时钟和中断向量表进行设置。我们这里就看中断向量表的设置。

这里将设置中断向量表的代码和代码中宏定义定义的值给截图出来。

   首先是判断是否定义了VECR_TAB_SRAM这个宏定义，

定义的话，那么

这个图，没有画出内部闪存FLASH的区域。可以看到内部是有SRAM的，地址从0x2000—_0000到0x3FFFF_FFFF。而且空间还挺大的，有0.5G空间，但是不是所有的STM32都使用了这0.5G空间，像我用的STM32F103ZET6，只有64KB的SRAM，不过已经很大了。不像ARM11，只有8K大小。所以一般STM32是不需要外加SRAM的。还有一个闪存区，图上没有画，从0x0800_0000开始，至于结束地址由芯片的FLASH大小决定的。我用的是STM32F103ZET6系列，FLASH大小是512K。看出来，这大小也不算特别大，但是一般的程序还是够了，毕竟，我们都是用STM32写裸机程序的。

   所以说，程序是可以从内部FLASH启动，或者是从SRAM启动的。

   这个就是由芯片的两个管脚来决定的。

我用过是主闪存和内置SRAM模式，这两个比较常见。内置SRAM模式启动一般是调试的时候用的。因为FLASH的擦除次数是有限的，调试的话会一直擦除FLASH。会影响FLASH寿命。

  有了上面的知识后，理解设置中断向量表的程序就不难了。

  定义了VECT_TAB_SRAM这个宏定义，就说明程序是从SRAM启动了，所以就要将中断向量表的基地址给映射到SRAM的起始地址中。SRAM的起始地址是0x2000_0000。

  如果没有定义这个宏的话，就说明程序从FLASH启动，所以就要将中断向量表的基地址给映射到FLASH的起始地址中。FLASH的起始地址是0x0800_0000。

  因为之前说过，STM32的中断向量表的位置是可以随意放的，可以就可以映射到内存或者是FLASH中。但是ARM11可就不行了，就必须得是0x0000_0000处。

  以上，就分析了核心初始化的第一步，设置中断向量表，接着，就是进行设置处理器的模式了。