【固件升级】中断向量表(一)

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#单片机 #stm32 #mcu

于 2024-06-18 15:37:48 首次发布

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使用STM32举例说明：

1. 正常向量表

STM32F1 的内部闪存（FLASH）地址起始于 0x08000000，一般情况下，程序文件就从此地址开始写入
STM32F1 是基于 Cortex-M3 内核的微控制器，其内部通过一张“中断向量表”来响应中断
程序启动后，将首先从“中断向量表”取出 复位中断向量 执行复位中断程序完成启动
“中断向量表”的起始地址是 0x08000004
当中断来临，STM32F1 的内部硬件机制亦会自动将 PC 指针定位到“中断向量表”处
并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序

STM32F1 在复位后，先从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址，跳转到复位中断服务程序
在复位中断服务程序执行完之后，会跳转到我们的 main 函数
(见下代码)
而我们的 main 函数一般都是一个死循环
在 main 函数执行过程中，如果收到中断请求（发生重中断）此时 STM32F1 强制将 PC 指针指回中断向量表处
根据中断源进入相应的中断服务程序
在执行完中断服务程序以后，程序再次返回 main 函数执行

从下面可以清晰的看到是从复位中断函数跳转到主函数

; Reset handler
Reset_Handler   PROC                          ; 定义处理器复位中断服务程序
                EXPORT  Reset_Handler           ; 导出此复位处理函数，使其在链接器脚本和其他文件中可见
                [WEAK]                        ; 标记为弱符号，允许其他地方重定义或覆盖此符号
                IMPORT  __main                 ; 引入主函数__main的声明，以便调用
                IMPORT  SystemInit             ; 引入系统初始化函数SystemInit的声明
                LDR     R0, =SystemInit        ; 加载SystemInit函数的地址到寄存器R0
                BLX     R0                     ; 调用SystemInit函数进行系统初始化，BLX指令同时将状态寄存器切换到Thumb状态
                LDR     R0, =__main            ; 加载主函数__main的地址到寄存器R0
                BX      R0                     ; 调用主函数__main开始执行应用程序，BX指令将状态寄存器切换到ARM状态
                ENDP                           ; 结束过程

在这里插入图片描述

2. 升级向量表

STM32F1 复位后，还是从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址，并跳转到复位中断服务程序
在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP 的 main 函数
在执行完 IAP 以后
（即将新的 APP 代码写入 STM32F1灰底部分。新APP的复位中断向量起始地址为 0X08000004+N+M）
跳转至新写入程序的复位向量表
取出新APP的复位中断向量的地址
并跳转执行新程序的复位中断服务程序
随后跳转至新程序的 main 函数
main 函数为一个死循环
注意到此时 STM32F1 的 FLASH，在不同位置上，共有两个中断向量表
在 main 函数执行过程中，
如果 CPU 得到一个中断请求
PC 指针仍强制跳转到地址0X08000004 中断向量表处，而不是新APP的中断向量表
程序再根据我们设置的中断向量表偏移量，跳转到对应中断源新的中断服务程序中
在执行完中断服务程序后，程序返回 main 函数继续运行

在这里插入图片描述

新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始
必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为 x
并且偏移量为 0X200的倍数即可

3. .APP 程序起始地址设置方法

在这里插入图片描述
默认的条件下，图中 IROM1 的起始地址（Start）一般为 0X08000000，大小（Size）为 0X80000，
即从 0X08000000 开始的 512K 空间为我们的程序存储区。
而图中，我们设置起始地址（Start）为 0X08010000，即偏移量为 0X10000（64K 字节），
因而，留给 APP 用的 FLASH 空间（Size）只有 0X80000-0X10000=0X70000（448K 字节）大小了。
设置好 Start 和 Szie，就完成 APP 程序的起始地址设置。
理论上我们只需要确保 APP 起始地址在 Bootloader之后，并且偏移量为 0X200
的倍数即可（相关知识，请参考：http://www.openedv.com/posts/list/392.htm）。这里我们选择 64K
（0X10000）字节，留了一些余量，方便 Bootloader 以后的升级修改

4. 中断向量表设置偏移

/**
  * @brief  Setup the microcontroller system                  // 设置微控制器系统
  *         Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL // 初始化嵌入式闪存接口和PLL
  *         and update the SystemCoreClock variable.         // 更新SystemCoreClock变量
  * @note   This function should be used only after reset.   // 注意: 此函数仅应在复位后使用
  * @param  None                                             // 没有参数
  * @retval None                                             // 没有返回值
  */
void SystemInit (void)
{
#if defined(STM32F100xE) || defined(STM32F101xE) || defined(STM32F101xG) || defined(STM32F103xE) || defined(STM32F103xG) // 如果是STM32F1系列中的某些型号
  #ifdef DATA_IN_ExtSRAM // 如果数据存储在外部SRAM中
    SystemInit_ExtMemCtl(); // 初始化外部内存控制
  #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
#endif 

  /* Configure the Vector Table location -------------------------------------*/ // 配置向量表位置
#if defined(USER_VECT_TAB_ADDRESS) // 如果用户自定义了向量表地址
  SCB->VTOR = VECT_TAB_BASE_ADDRESS | VECT_TAB_OFFSET; // 设置SCB的VTOR寄存器以重定位向量表到内部SRAM
#endif /* USER_VECT_TAB_ADDRESS */
}

系统启动的时候，会首先调用 SystemInit 函数初始化时钟系统
SystemInit 还完成了中断向量表的设置，我们可以打开 SystemInit 函数
看看函数体的结尾处

#ifdef VECT_TAB_SRAM
SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET;
/* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
#else
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; 
/* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
#endif

VTOR 寄存器存放的是中断向量表的起始地址
默认的情况
VECT_TAB_SRAM 是没有定义,
所以执行
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET
对于 FLASH APP，
我们设置为 FLASH_BASE+偏移量 0x10000,
所以我们可以在 SystemInit 函数里面修改 SCB->VTOR 的值
当然为了尽可能不修改系统级别文件，
我们可以也可以在 FLASH APP 的 main 函数最开头处添加如下代码
实现中断向量表的起始地址的重设

SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x10000;

以上是 FLASH APP 的情况，当使用 SRAM APP 的时候，我们设置起始地址为：
SRAM_BASE+0x1000,同样的方法，
我们在 SRAM APP 的 main 函数最开始处，添加下面代码：

SCB->VTOR = SRAM_BASE | 0x1000;

第二种
将中断向量表移动的方法是在程序中加入函数
void NVIC_SetVectorTable(u32 NVIC_VectTab, u32 Offset)；
其中参数NVIC_VectTab为中断向量表起始位置，而参数Offset则为地址偏移量，
如将中断向量表移至0x8002000处，则应调用该函数如下：
void NVIC_SetVectorTable(0x8000000, 0x2000)；
同时有必要提醒
此函数只会修改STM32程序中用于存储中断向量的结构体变量，
而不会实质地改变中断向量表在闪存中的物理位置

在这里插入图片描述