灵活处理32位ARM嵌入式系统异常中断程序

　

　收稿日期:2005-06-06　作者简介:桑兰(1969-),女,九江职业技术学院讲师。

灵活处理32位AR M 嵌入式系统异常中断程序

桑兰　应兰英

(九江职业技术学院,江西九江　332007)

摘　要:改写中断程序需要修改C 程序的汇编启动代码,这项工作比较繁琐。本文针对这方面的技术

和方法做出总结,以方便读者简便高效地实现动态的加载和改写异常中断程序。

关键词:动态配置;嵌入式系统;ARM ;中断向量表

中图分类号:TP314　文献标识码:B 文章编号:1009-9522(2005)04-0021-03

H ow to H andle U nusu al Interrupt Program of 32-digit ARM Embedded System

SAN G Lan Y ing Lanying

(Jiujiang Vocational &Technical College ,Jiujiang City ,Jiangxi Province ,332007)

Abstract :It ’s tedious to rewrite the interru pt program by modifing the assembly program initiative code of the C program.The paper sums up the ways with regard to the program ,so as to load and rewrite the unusual interru pt program dynamically with higher efficiency and convenience.

K ey w ords :Dynamic assembly ,Embedded System ,ARM ,Vector Table

引言

一般来说32位ARM 嵌入式系统的中断向量表是程序

编译前设置好的。在编写32位ARM 嵌入式系统的中断服务程序、设置和修改ARM 体系结构的中断向量表时,常常要修改汇编代码,这是相当困难的。如果需要在程序运行过程中动态修改中断向量的程序,则要增加很多分支处理指令才能实现,令人感到更为不便。为此,本文提出几种简便高效的配置方法,在系统启动以后可以实现安装中断向量表的功能。

11ARM 中断向量设置方法简述

在32位ARM 系统中,一般是在中断向量表中放置一条分支指令或PC 寄存器加载指令,实现程序跳转到中断服务例程的功能。例如:

IRQ Entry B HandleIRQ ;跳转范围较小B HandleFIQ ;或

IRQ Entry LDR PC ,=HandleIRQ ;跳转的范围是任意32位地址空间

LDR PC ,=HandleFIQ

LDR 伪指令等效生成1条存储读取指令和1条32位常

数定义指令。32位常数存储在LDR 指令附近的存储单元中,相对偏移小于4K B 。该32位数据就是要跳转到的中断服务程序入口地址。

使用LDR 伪指令,是因为ARM 的RISC 指令为单字指令,不能装载32位的立即数(常数),无法直接把一个32位常数数据或地址数据装载到寄存器中。

下面一段程序与上述伪指令功能等效,但中断向量表描述得更为清晰。其中Vector Table 为相对LDR 指令的偏移量:

IRQ Entry LDR PC ,Vector Table +0;与LDR PC ,=Han 2dleIRQ 等效

LDR PC ,Vector Table +4;与LDR PC ,=HandleFIQ 等效……

Vector Table DCD HandleIRQ DCD HandleFIQ ……

HandleIRQ ……

HandleFIQ

ARId 嵌入式系统的程序一般固化在从00000000H 开始

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2200514

　

九江职业技术学院学报

(桑兰:灵活处理32位ARM 嵌入式系统异常中断程序)

的低端ROM空间中,中断向量表Vector Table也固化在ROM中。这样上述两种方法都无法在程序运行时动态随机修改中断向量表。设置中断向量必须修改ARM的C程序的启动代码,这是相当繁琐的,而且晦涩的汇编代码使用起来很不方便,比较容易出错。

表面上看,在ARM第二种中断向量设置方法的向量表Vector Table中也是纯地址数据,不含指令代码,似乎可以把Vector Table设置在RAM数据段中。但是,代码中的Vector Table是一个与当前PC间的一个偏移,LDR指令的相对地址是在编译时计算的,要求Vector Table<212,然而一般ARM体系的ROM代码段和RAM数据段间的偏移远大于212,超出了LDR使用PC为基址的相对寻址范围,因此vector处,应添上合适的跳转指令LDR pc,[pc,#offset]

21运用动态配置中断向量表法在C程序中安装中断处理程序

要在ARM结构中实现中断向量的随机存取功能,向量表的地址数据必须安排在任意32位地址的RAM空间中。为此,中断处理程序中必须增加一条指令,先跳转到向量表,然后执行向量表中动态生成的跳转指令,跳转到中断服务程序,参见下列初始化代码:

;333333向量表333333

EN TR Y;原向量偏移,中断号

B Reset Handle;Ox00,00

LDR PC,=NewVector Table+0x08;0x04,未定义,01

LDR PC,=NewVector Table+0x10;0x08,SWI,02

LDR PC,=NewVector Table+0x18;0x0c,未定义,03

LDR PC,=NewVector Table+0x20;0x10,未定义,04 LDR PC,=NewVector Table+0x28;0x14,未定义,05

LDR PC,=NewVector Table+0x30;0x18,IRQ,06

LDR PC,=NewVector Table+0x38;0x1c,FIQ,07

……

;333333代码段333333

Reset Handle

;333数据段,为NewVector Table分配数据空间333 NewVector Table#128;大小根据需要定义,每向量2个字;

程序运行时,中断服务的初始化程序必须设置好新的中断向量表,即在NewVector Table表中动态生成下列指令: NewVector Table;表安排在RAM顶端0x0c1fff00处(由硬件设定)

LDR PC,[PC,#4];指令代码为Oxe51ff004,功能为PC ;<-[PC+4]

nVt00DCD ISR-RESET-HANDL E

LDR PC,[PC,#4];与LDR PC,nVt01指令等效

nVt01DCD ISR-UNDEF-HANDL E

LDR PC,[PC,#4]

nVt02DCD ISR-SWI-HANDL E

LDR PC,[PC,#4]

nVt03DCD ISR-UNDEF-HANDL E LDR PC,[PC,#4]

nVt04DCD ISR-UNDEF-HANDL E

LDR PC,[PC,#4]

nVt05DCD ISR-UNDEF-HANDL E

LDR PC,[PC,#4]

nVt06DCD ISR-IRQ-HANDL E

LDR PC,[PC,#4]

nVt07DCD ISR-FIQ-HANDL E

……

可用C函数在NewVector Table中生成含上述指令的向量表,具体实现如下:

#define V ECTOR-TABL E0x0c1fff00

//向量表首地址,根据实际硬件来配置

#define INSTRUCTION-LDR-PC Oxe51ff004

//加载PC寄存器的指令码

//设置向量C函数,ISR-Handle中断服务程序地址

void SetVector(unsigned char no,unsigned long int ISR-Han2 dle){

unsigned long int3pVector Table;

//定义32位无符号数指针,指向向量表

pVector Table=((unsigned long int3)(V ECTOR-TABL E+ (no<<3)));

3pVector Table++=INSTRUCTION-LDR-PC;

//在向量表中放置LDR PC,[PC,#4]指令

3pVector Table=ISR-Handle;//设置中断服务例程入口地址

}

//读取向量C函数,no代表中断号

unsigned long iht G etVector(unsigned char nO){

unsigned long int3pVector Table;

pVector Table=((unsigned long int3)(V ECTOR-TABL E+ (no<<3)));

return3(++pVector Table);//返回中断处理程序入口地址

}

使用上述初始化代码和向量设置函数,除复位向量外,其它所有中断向量都可以指向在RAM数据区中的新向量表,并给定一个统一的中断编号。中断服务程序可以放在任何模块文件中编译连接,不需要修改原向量表代码,但在打开中断使用中断服务例程前必须使用C函数SetVector()设置中断向量。

31建立二级异常中断矢量表法,在C程序中安装中断处理程序

如果ARM系统程序在运行过程中出现异常中断,处理器会自动跳转到从0x0地址开始的异常中断矢量表中的某个表项(依据于中断类型)处读取指令并运行。如果在地址0x0处的一级异常中断矢量表中,实现简单地向二级异常中断矢量表的跳转;则很容易实现中断处理程序的安装和改写。(下转第18页)

QM51～QM82辅助触点输入PLC作为过载与短路保护检测用。SQ21是上升限位开关,SQ22是下降限位开关。当起重升(或起重降)工作时,指示灯3HL(或4HL)亮。

为方便调试和检修,在联动台上设置了转换开关1HK,调试和检修时,可根据实际情况将转换开关置于不同档位以选择不同的电动机运行,正常工作时须将转换开关1HK置于中间档位(起1-4)。

4　选型及有关参数:

PLC控制对象中央处理单元

CPU224

扩展模块

EM223

起重机构6ES7214-1BD21-0X B06ES723-1PL21-0XA0牵引机构6ES7214-1BD21-0X B06ES723-1PL21-0XA0

卷　扬　机电　动　机电　阻　器

用　途型号规格容绳量数量型号规格额定

功率

额定

电压

额定

电流

转子

电流

型号规格

起重J M15(15t)700m8台YZR250M2-645kW380V86V101A RN52-250M2-6/3D 牵引Q Y20(20t)1300m8台YZR280M-663kW380V118A104A ZX15YZR280M-6/9D

5　注意事项

因该缆索吊机的负荷较大,故在实际操作中不允许同塔的两路控制同时工作,即:北塔的G1、G2工作时,G3、G4则必须停止;反之G3、G4工作时,G1、G2则必须停止。南塔的G5、G6工作时,G7、G8则必须停止,反之G7、G8工作时,G5、G6则必须停止。

在实际操作中,北塔、南塔的牵引机构(起重机构)必须同时协同工作,以防危险情况发生。

PLC在现场使用中还应注意以下几个问题:

(1)要为PLC提供可靠的供电电源,防止电源中断,以免影响缆索吊的正常运行。

(2)为提高现场输入给PLC信号的可靠性,要选择稳定性较高的变送器、开关及继电器,防止PLC输入信号发生短路、断路或接触不良。

(3)妥善保护PLC所具有的完善故障显示报警系统,以便在现场发生故障时PLC能正确自检、判断故障类别。

(4)PLC系统应可靠接地,以防外界干扰。

(上接第22页)

下边假如在RAM空间中基地址为0xc000000处建立了自己的二级异常中断矢量表,则第一级异常中断矢量表如下所示:

B Reset Handler;Reset Handler

LDR PC,=0x0c000004;Undefined lnstruction Handler LDR PC,=0x0c000008;S oftware Interru pt Handler

LDR PC,=0x0c00000c;Prefetch Abort Handler

LDR PC,=0x0c000010;Data Abort Handler

B1

LDR PC,=0x0c000018;IRQ Handier

LDR PC,=0x0c00001c:FIQ Handler

那么必须在地址(0xc000000)处配置自己的二级异常中断矢量表,将异常中断矢量重构到SDRAM,这样的好处是可以往其它的功能程序内对中断处理程序的地址任意赋值。另外做以下的定义声明:

/3ISR3/

#define plSR-RESET(3(unsigned3)(-IRQ-BASEADDRESS+0x0))

#define plSR-UNDEF(3(unsigned3)(-IRQ-BASEADDRESS+0x4))

#define plSR-SWI(3(unsigned3)(-IRQ-BASEAD2DRESS+0x8))

#define p ISR-PABORT(3(unsigned3)(-IRQ-BASEADDRESS+0xc))

#define p ISR-DABORT(3(unsigned3)(-IRQ-BASEAD2 DRESS+0x10))

#define plSR-RESERV ED(3(unsigned3)(-IRQ-BASEADDRESS+0x14))

#define plSR-IRQ(3(unsigned3)(-IRQ-BASEAD2 DRESS+0x18))

#define plSR-FIQ(3(unsigned3)(-IRQ-BASEADDRESS +0x1c))

这样假如要使用到Isr-IRQ中断,定义好中断处理程序IRQ Isr()后,仅需要一条语句:plSR-IRQ=(int) IRQ Isr;就能使中断发生后正确跳转到合适的处理程序上。41结论

在嵌入式系统中,中断程序的处理是一个重要的技术问题。它是上层软件和底层硬件连接的一个重要部分,是对上层软件的构架分析和系统的设计都必须考虑的一个重要因素,如软件0S的移植中断处理程序是移植过程中的一个重要部分。本文提出的几种中断处理程序的实现方法,简便高效,易于实现,也便于在0S的系统移植运用。