大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家分享的是Cortex-M中斷向量表對齊原則。
今天這篇文章的内容主要來自于五年前做 Kinetis K32W 系列雙核啟動時的發現，最近正好有同僚碰到了 ARM Cortex-M 中斷向量表對齊問題，于是痞子衡想起了這事（感慨自己記性還挺好），翻出了五年前的郵件，将當時測試結果重新整理成文。
前段時間痞子衡剛寫了篇 《Cortex-M中斷向量表原理及其重定向方法》，簡單介紹了中斷向量表工作機制，今天咱們接着來聊聊這個中斷向量表對齊的事：
中斷向量表就是一個集中儲存系統全部中斷處理函數（xxxIRQHandler）位址的常量數組（函數位址要占 4 個位元組，是以數組中每個元素大小為 4 位元組），表中元素編号如下：
Cortex-M 核心（除了CM0）子產品 SCB 裡有個專門的 VTOR 寄存器用來控制中斷向量表首位址，程式運作起來後使用者可以配置 SCB->VTOR 寄存器來重設中斷向量表位址。
SCB->VTOR 寄存器低 7bit 是保留的（永遠0），是以中斷向量表首位址一定要是 128 位元組（0x80）對齊的，這個毫無疑問！但是僅僅 128 位元組對齊就行了嗎？這個是要看情況的，如下 Cortex-M Generic User Guide 手冊裡關于 VTOR 寄存器描述裡有這樣一段話（紅框内），這段話的意思是向量表首位址需要按 0x80 向上對齊（還得是 2 的整數幂）以覆寫項目中實際用到的數值最大中斷号（xxx_IRQn）。
Note: 比如項目中實際用到最大外設中斷為 IRQ20，則最小向量表大小為（16 + 21）* 4 位元組，那麼向量表首位址需要至少以 0x100 對齊。
如果中斷向量表首位址沒有按規定對齊，會發生什麼後果呢？我們找一塊闆卡來實測下，選擇的晶片是恩智浦 i.MXRT1011，這是顆 Cortex-M7 核心的 MCU，除了 16 個系統中斷外，還包含 80 個外設中斷，中斷向量表裡一共 96 個有效中斷，見如下 startup_MIMXRT1011.s 檔案中具體中斷響應函數定義：
因為 i.MXRT1011 裡一共 96 個中斷，按規定，中斷向量表首位址至少要按 0x200 對齊。我們現在故意不按規定來設對齊，先選擇一個測試工程 \SDK_2.10.0_EVK-MIMXRT1010\boards\evkmimxrt1010\demo_apps\hello_world\iar（flexspi_nor_build），修改 hello_world.c 檔案，加一個 relocate_vector_table() 函數，将中斷向量表重定向到 NEW_VECTOR_ADDRESS：
萬事俱備，我們現在需要使能一些中斷來驗證，痞子衡分别選取了 SysTick、LPUART1、GPT2、WDOG2、TEMP_LOW_HIGH、WDOG1 六個中斷，它們的使能代碼都可以從 SDK\boards\evkmimxrt1010\driver_examples\ 裡找到，這裡不予贅述。
将 NEW_VECTOR_ADDRESS 設為 ITCM 偏移 0x80 處，則中斷向量表被重定向到了按 0x80 對齊的地方，分别測試標明的 6 個中斷，最終結果如下：SysTick、TEMP_LOW_HIGH、WDOG1 中斷響應是正常的，而 LPUART1、GPT2、WDOG2 實際響應的中斷函數卻是 MemManage、SysTick、DMA13 位置，這裡出現了異常。
将 NEW_VECTOR_ADDRESS 設為 ITCM 偏移 0x100 處，則中斷向量表被重定向到了按 0x100 對齊的地方，分别測試標明的 6 個中斷，最終結果如下：SysTick、LPUART1、GPT2、WDOG2 中斷響應是正常的，而 TEMP_LOW_HIGH、WDOG1 實際響應的中斷函數卻是 SysTick、DMA10 位置，還是出現了異常。
将 NEW_VECTOR_ADDRESS 設為 ITCM 偏移 0x180 處，則中斷向量表被重定向到了按 0x180 對齊的地方，實測效果跟 2.1 節一緻。
将 NEW_VECTOR_ADDRESS 設為 ITCM 偏移 0x200 處，則中斷向量表被重定向到了按 0x200 對齊的地方，6 個中斷都能正常響應，畢竟是符合 ARM 手冊裡對齊規定。
因為 i.MXRT1011 最多僅 96 個有效中斷，有些對齊測試不能完全覆寫，痞子衡後來又在 i.MXRT1176 上（最多 234 個有效中斷）以同樣方式測了一遍，最終總結到現象如下：
關于第 2 節裡中斷向量表不對齊的測試結果發現有什麼意義呢？其實是有的，我們可以利用這個結果來精簡中斷向量表的大小，這對于一些 Flash 容量較小的 MCU 上開發應用程式時優化代碼尺寸會有幫助，底下痞子衡會專門寫文章具體介紹。
至此，Cortex-M中斷向量表對齊原則痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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衡傑(痞子衡)，目前就職于恩智浦MCU系統部門，擔任嵌入式系統應用工程師。
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