函數(shù)指針數(shù)組在ARM異常中斷處理中的應(yīng)用

介紹一種簡潔、高效、靈活的ARM異常中斷處理方法。
在ARM中，由于所有的中斷都使用同一個異常中斷入口地址，即0x00000018。因此需要在異常中斷處理程序中根據(jù)相應(yīng)的中斷號調(diào)用對應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)。
一般有兩種處理方式：
1. 在匯編中保存現(xiàn)場，然后調(diào)用C語言編寫的中斷處理程序，任務(wù)處理完成之后，再返回到匯編中恢復(fù)現(xiàn)場，并返回到斷點。其中C語言編寫的中斷處理程序，通過switch語句對INTOFFSET進行判斷，然后散轉(zhuǎn)執(zhí)行對應(yīng)的服務(wù)函數(shù)。
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;
}
}

缺點：1）所有的中斷處理函數(shù)都必須在這個C文件中定義。
2）中斷處理函數(shù)不能再程序執(zhí)行過程中被更換。
3）由于不知道中斷處理函數(shù)用到了哪些寄存器，因此保護現(xiàn)場時，需要把可能用到的所有工作寄存器
都保護起來。再加上C語言中的判斷，這些步驟都會增加中斷響應(yīng)時間。

2. 使用關(guān)鍵字__irq來定義每個中斷處理函數(shù)，由編譯器來插入保護現(xiàn)場及中斷返回的代碼，由于編譯器知道此函數(shù)用到了哪些寄存器，因此它只保護被用到的寄存器。接下來的問題是，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，如何直接調(diào)用對應(yīng)的中斷處理函數(shù)？
一般會在內(nèi)存中分配32*4個存儲單元，存放每個中斷處理函數(shù)的首地址，在匯編中，直接根據(jù)INTOFFSET從中斷處理函數(shù)向量表中取出對應(yīng)的函數(shù)首地址送給PC，直接調(diào)用對應(yīng)的中斷處理函數(shù)。C語言中需要借用函數(shù)指針將中斷處理函數(shù)首地址寫入到中斷處理函數(shù)向量表里的對應(yīng)位置上。
IRQ_HandlerStart EQU 0x33FFFF00
0x00000018 LDR PC,=IRQ_ENTRY
………… ………………………………
IRQ_ENTRY
SUB SP,SP,#4 ;為存放中斷處理函數(shù)首地址留出空間
STMFD SP!,{R0,R1,R2} ;保護下面的算法用到的工作寄存器
LDR R0,=INTOFFSET
LDR R1,[R0] ;取出中斷號
LDR R2,=IRQ_HandlerStart
ADD R0,R2,R1,LSL #2 ;計算中斷號對應(yīng)的中斷處理函數(shù)在向量表中的位置
LDR R1,[R0] ;取出對應(yīng)的中斷處理函數(shù)首地址
STR R1,[SP,#12] ;存儲到剛才預(yù)留的空間里
LDMFD SP!,{R0,R1,R2,PC} ;出棧,數(shù)據(jù)從左向右恢復(fù),最后將中斷處理函數(shù)首地址給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()
{
………………
}

缺點：1）要保證匯編與C中定義的中斷處理函數(shù)向量表的首地址相同
2）要定義很多個函數(shù)指針，編寫起來比較麻煩

我們可以將中斷處理函數(shù)向量表看成一個具有32個成員的數(shù)組，每個成員都是函數(shù)指針，指向的是無形參、無返回值的中斷處理函數(shù)。我們可以在匯編中用SPACE關(guān)鍵字來定義這個函數(shù)指針數(shù)組變量，并為其分配空間。 在C語言中只需要用extern申明下它是外部定義的即可。
0x00000018 LDR PC,=IRQ_ENTRY
………… ………………………………
IRQ_ENTRY
SUB SP,SP,#4 ;為存放中斷處理函數(shù)首地址留出空間
STMFD SP!,{R0,R1,R2} ;保護下面的算法用到的工作寄存器
LDR R0,=INTOFFSET
LDR R1,[R0] ;取出中斷號
LDR R2,=INTVECTOR ;獲取函數(shù)指針數(shù)組首地址
ADD R0,R2,R1,LSL #2 ;計算中斷號對應(yīng)的中斷處理函數(shù)在向量表中的位置
LDR R1,[R0] ;取出對應(yīng)的中斷處理函數(shù)首地址
STR R1,[SP,#12] ;存儲到剛才預(yù)留的空間里
LDMFD SP!,{R0,R1,R2,PC} ;出棧,數(shù)據(jù)從左向右恢復(fù),最后將中斷處理函數(shù)首地址給PC

AREA INTVECT,DATA
INTVECTOR SPACE 32*4
為了將此函數(shù)指針數(shù)組變量分配到內(nèi)存中，需要在分散加載文件中指定這個段的執(zhí)行域在內(nèi)存空間
VECT_REGION 0x33FFFF00
{
StartUp.o(INTVECT)
}

typedef void __irq (*INTFUNC)(void); //函數(shù)指針類型重定義,
extern INTFUNC INTVECTOR[32];

void InitiISR()
{
INTVECTOR[0] = EINT0_Handler;
INTVECTOR[28] = UART0_Handler;
}

void __irq EINT0_Handler()
{
………………
}
void __irq UART0_Handler()
{
………………
}

特點：1）只需要在分散加載文件中對這個中斷處理函數(shù)向量表的首地址指定一次，避免出錯。
2）使用函數(shù)指針數(shù)組，省略多個函數(shù)指針的定義。
3）在程序執(zhí)行過程中，可以通過修改函數(shù)指針數(shù)組里的內(nèi)容更換中斷處理函數(shù)。
4）可以再定義一個中斷注冊函數(shù)，提高程序的靈活性。

void ISR_Register(INT8U num,INT32U addr)
{
INTVECTOR[num] = addr;
}

以上提到的變量都可以只放在interrupt.c中，不同的中斷處理函數(shù)可以在不同的文件中編寫，它們只需要調(diào)用ISR_Register即可。這樣可以提高程序的結(jié)構(gòu)化。
另外，還可以將中斷號用#define定義一下，以提高程序的可讀性，如下：
#define INT_TIMER0 10
#define INT_UART0 28
#define INT_RTC 30

INTVECTOR[INT_UART0] = UART0_Handler;
INTVECTOR[INT_RTC] = RTC_Handler;