Cortex M架構(gòu)與Cortex A架構(gòu)中斷系統(tǒng)的區(qū)別詳解

Cortex M架構(gòu)，典型就是STM32系列，比如STM32F103（Cortex M3）。

Cortex A架構(gòu)，可以細(xì)分為Cortex A7，Cortex A8，Cortex A9，Cortex A15等，比如NXP的IMX6系列，TI的AM335X系列等。

Cortex M主要用在微控制器領(lǐng)域，Cortex R主要用在對實(shí)時(shí)性要求比較高的領(lǐng)域，Cortex A主要用在高端應(yīng)用領(lǐng)域。

Cortex M架構(gòu)

在Cortex M架構(gòu)中，比如STM32F103，中斷向量表是寫在啟動(dòng)文件當(dāng)中，一般為startup_stm32f10x_hd.s或者startup_stm32f10x_md.s中，.s結(jié)尾為匯編文件，這個(gè)匯編語言寫的啟動(dòng)文件的作用，是在板子上電后為C語言代碼的運(yùn)行做好初始化工作，比如設(shè)置堆棧大小，設(shè)置中斷向量表等，然后再跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)去執(zhí)行你的C代碼。文件內(nèi)容如下（部分省略）：

設(shè)置棧大小

Stack_SizeEQU0x00000400

設(shè)置堆大小

Heap_SizeEQU0x00000200

; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset后面很多 DCD 的就是STM32的中斷向量表，系統(tǒng)所有可用的中斷都寫在這里，包括外部中斷、定時(shí)器中斷、DMA中斷、IIC中斷、串口中斷等。

Stack_SizeEQU0x00000400

AREASTACK,NOINIT,READWRITE,ALIGN=3
Stack_MemSPACEStack_Size
__initial_sp

;HeapConfiguration
;HeapSize(inBytes)<0x0-0xFFFFFFFF:8>
;

Heap_SizeEQU0x00000200

AREAHEAP,NOINIT,READWRITE,ALIGN=3
__heap_base
Heap_MemSPACEHeap_Size
__heap_limit

PRESERVE8
THUMB


;VectorTableMappedtoAddress0atReset
AREARESET,DATA,READONLY
EXPORT__Vectors
EXPORT__Vectors_End
EXPORT__Vectors_Size

__VectorsDCD__initial_sp;TopofStack
DCDReset_Handler;ResetHandler
DCDNMI_Handler;NMIHandler
DCDHardFault_Handler;HardFaultHandler
DCDMemManage_Handler;MPUFaultHandler
DCDBusFault_Handler;BusFaultHandler
DCDUsageFault_Handler;UsageFaultHandler
DCD0;Reserved
DCD0;Reserved
DCD0;Reserved
DCD0;Reserved
DCDSVC_Handler;SVCallHandler
DCDDebugMon_Handler;DebugMonitorHandler
DCD0;Reserved
DCDPendSV_Handler;PendSVHandler
DCDSysTick_Handler;SysTickHandler

;ExternalInterrupts
DCDWWDG_IRQHandler;WindowWatchdog
DCDPVD_IRQHandler;PVDthroughEXTILinedetect
DCDTAMPER_IRQHandler;Tamper
DCDRTC_IRQHandler;RTC
DCDFLASH_IRQHandler;Flash
DCDRCC_IRQHandler;RCC
DCDEXTI0_IRQHandler;EXTILine0
DCDEXTI1_IRQHandler;EXTILine1
DCDEXTI2_IRQHandler;EXTILine2
DCDEXTI3_IRQHandler;EXTILine3
DCDEXTI4_IRQHandler;EXTILine4
DCDDMA1_Channel1_IRQHandler;DMA1Channel1
DCDDMA1_Channel2_IRQHandler;DMA1Channel2
DCDDMA1_Channel3_IRQHandler;DMA1Channel3
DCDDMA1_Channel4_IRQHandler;DMA1Channel4
DCDDMA1_Channel5_IRQHandler;DMA1Channel5
DCDDMA1_Channel6_IRQHandler;DMA1Channel6
DCDDMA1_Channel7_IRQHandler;DMA1Channel7
DCDADC1_2_IRQHandler;ADC1&ADC2
DCDUSB_HP_CAN1_TX_IRQHandler;USBHighPriorityorCAN1TX
DCDUSB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler;USBLowPriorityorCAN1RX0
DCDCAN1_RX1_IRQHandler;CAN1RX1
DCDCAN1_SCE_IRQHandler;CAN1SCE
DCDEXTI9_5_IRQHandler;EXTILine9..5
DCDTIM1_BRK_IRQHandler;TIM1Break
DCDTIM1_UP_IRQHandler;TIM1Update
DCDTIM1_TRG_COM_IRQHandler;TIM1TriggerandCommutation
DCDTIM1_CC_IRQHandler;TIM1CaptureCompare
DCDTIM2_IRQHandler;TIM2
DCDTIM3_IRQHandler;TIM3
DCDTIM4_IRQHandler;TIM4
DCDI2C1_EV_IRQHandler;I2C1Event
DCDI2C1_ER_IRQHandler;I2C1Error
DCDI2C2_EV_IRQHandler;I2C2Event
DCDI2C2_ER_IRQHandler;I2C2Error
DCDSPI1_IRQHandler;SPI1
DCDSPI2_IRQHandler;SPI2
DCDUSART1_IRQHandler;USART1
DCDUSART2_IRQHandler;USART2
DCDUSART3_IRQHandler;USART3
DCDEXTI15_10_IRQHandler;EXTILine15..10
DCDRTCAlarm_IRQHandler;RTCAlarmthroughEXTILine
DCDUSBWakeUp_IRQHandler;USBWakeupfromsuspend
DCDTIM8_BRK_IRQHandler;TIM8Break
DCDTIM8_UP_IRQHandler;TIM8Update
DCDTIM8_TRG_COM_IRQHandler;TIM8TriggerandCommutation
DCDTIM8_CC_IRQHandler;TIM8CaptureCompare
DCDADC3_IRQHandler;ADC3
DCDFSMC_IRQHandler;FSMC
DCDSDIO_IRQHandler;SDIO
DCDTIM5_IRQHandler;TIM5
DCDSPI3_IRQHandler;SPI3
DCDUART4_IRQHandler;UART4
DCDUART5_IRQHandler;UART5
DCDTIM6_IRQHandler;TIM6
DCDTIM7_IRQHandler;TIM7
DCDDMA2_Channel1_IRQHandler;DMA2Channel1
DCDDMA2_Channel2_IRQHandler;DMA2Channel2
DCDDMA2_Channel3_IRQHandler;DMA2Channel3
DCDDMA2_Channel4_5_IRQHandler;DMA2Channel4&Channel5
__Vectors_End

__Vectors_SizeEQU__Vectors_End-__Vectors

AREA|.text|,CODE,READONLY

其中“__initial_sp”就是第一條中斷向量，存放的是棧頂指針，接下來是第 2 行復(fù)位中斷復(fù)位函數(shù)Reset_Handler 的入口地址，依次類推，直到最后一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)DMA2_Channel4_5_IRQHandler 的入口地址，這樣 STM32F103 的中斷向量表就建好了。

中斷使用方法：

1、配置中斷向量表（ST提供）。
2、配置NVIC(內(nèi)嵌向量中斷控制器)。
3、中斷使能。
4、中斷服務(wù)函數(shù)。

先配置好中斷向量表（自動(dòng)），然后配置一下IO口，配置NVIC來管理中斷，使能中斷，最后編寫中斷服務(wù)函數(shù)，中斷服務(wù)函數(shù)里是我們真正想做的事情。

這個(gè)思路也適合于Cortex A架構(gòu)，只是中斷系統(tǒng)不同，中斷管理器也不同，STM32中的中斷管理器是NVIC，Cortex A架構(gòu)的中斷管理器是GIC控制器。GIC 是 ARM 公司給 Cortex-A/R 內(nèi)核提供的一個(gè)中斷控制器。

Cortex A架構(gòu)

下表為Cortex A架構(gòu)中斷向量表，這個(gè)表也是寫在.s結(jié)尾的啟動(dòng)文件當(dāng)中，為C語言代碼的運(yùn)行提供前期的初始化工作，只有做好了初始化，你的C語言代碼才會(huì)運(yùn)行，啟動(dòng)文件中做好初始化以后，會(huì)跳轉(zhuǎn)到你的main函數(shù)。

可以發(fā)現(xiàn)比STM32的中斷少了很多，只有八個(gè)中斷，還有一個(gè)未使用。其中我們最常用的中斷是復(fù)位中斷和 IRQ 中斷。

實(shí)際上Cortex A架構(gòu)是不可能只有這么少的中斷，Cortex-A 內(nèi)核 CPU 的所有外部中斷都屬于IQR 中斷，當(dāng)任意一個(gè)外部中斷發(fā)生的時(shí)候都會(huì)觸發(fā) IRQ 中斷。

在 IRQ 中斷服務(wù)函數(shù)里面就可以讀取指定的寄存器來判斷發(fā)生的具體是什么中斷，進(jìn)而根據(jù)具體的中斷做出相應(yīng)的處理，如下圖：

中斷解釋：

1、復(fù)位中斷(Rest)，CPU 復(fù)位以后就會(huì)進(jìn)入復(fù)位中斷，我們可以在復(fù)位中斷服務(wù)函數(shù)里面做一些初始化工作，比如初始化 SP 指針、DDR 等等。

2、未定義指令中斷(Undefined Instruction)，如果指令不能識別的話就會(huì)產(chǎn)生此中斷。

3、軟中斷(Software Interrupt,SWI)，由 SWI 指令引起的中斷，Linux 的系統(tǒng)調(diào)用會(huì)用 SWI指令來引起軟中斷，通過軟中斷來陷入到內(nèi)核空間。

4、指令預(yù)取中止中斷(Prefetch Abort)，預(yù)取指令的出錯(cuò)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生此中斷。

5、數(shù)據(jù)訪問中止中斷(Data Abort)，訪問數(shù)據(jù)出錯(cuò)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生此中斷。

6、IRQ 中斷(IRQ Interrupt)，外部中斷，芯片內(nèi)部的外設(shè)中斷都會(huì)引起此中斷的發(fā)生。

7、FIQ 中斷(FIQ Interrupt)，快速中斷，如果需要快速處理中斷的話就可以使用此中。

存放地址

中斷向量表都是鏈接到代碼的最前面，比如一般 ARM 處理器都是從地址 0X0000 0000 開始執(zhí)行指令的，那么中斷向量表就是從0X0000 0000 開始存放的。

在STM32中，一般代碼是下載到 0X0800 0000開始的存儲(chǔ)區(qū)域中。因此中斷向量表是存放到 0X0800 0000 地址處的，而不是 0X00000000。這種是通過中斷向量表偏移實(shí)現(xiàn)的。

審核編輯：劉清