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【厦门莫格电气自动化有限公司】

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1 引言
ARM7TDMI体系的中断向量的地址是动态分配在中断向量控制器的寄存器中，例如，意法半导体(ST)公司生产的STR71x系列ARM微控制器，其增强型的中断控制器(EIC)的EIC_IVR寄存器(中断向量寄存器)、EIC_SIRn寄存器(源中断寄存器)都是用于存储相关中断通道的中断服务程序在存储器中的地址，内核响应IRQ中断后，再根据当前对应的中断通道的中断向量进行散转，执行相应的中断服务程序。对于一般的8位MCU，通常是将向量中断人口固定分配ROM中，例如MCS-51单片机各个中断的人口地址是固定的。两者相比，ARM的中断体系具有较大的灵活性，但却降低了安全性和可靠性；MCU的中断向量体系固然失往了灵活性，但确保了系统的安全性和可靠性。
在系统长时间运行和强干扰的作用下，保存在寄存器中的ARM的各个中断地址很轻易受干扰信号的影响。当中断向量地址被改写后，程序必定跑飞，这种情况是无法忍受的，特别是在工控系统中。针对这种情况，本文提出了基于STR71x系列ARM微控制器将中断向量固化到ROM的思路，可以进步系统的安全性和可靠性。
2 STR71x结构分析
STR71x系列是意法半导体(ST)公司生产的基于ARM7TDMI内核的微控制器，片上集成高达256 KB+16 KB的Flash和64 KB的RAM，拥有丰富的外设和增强的I／O功能，具有高性价比。STR71x内部有一个独立的增强型中断控制器，可完成多个中断通道的硬件处理、中断优先级决策和自动产生中断向量等功能，如图1所示。
EIC中的优先级解码器是一个不断计算挂起IRQzui高优先级的组合模块，当决策出zui高优先级中断后，它把EIC_IVR寄存器(中断向量寄存器)更新为zui高优先级中断服务程序的地址，并且拉低nIRQ内部信号。软件读取EIC_IVR寄存器的内容后。获得当前中断通道所对应的中断服务程序的地址，从而散转执行对应的中断服务程序。而在读取EIC_IVR寄存器值的一个时钟周期后，EIC_CICR寄存器(当前中断通道寄存器)被更新为当前响应的IRQ中断通道的标号，EIC_CIPR寄存器(当前中断优先级寄存器)被更新为当前响应的IRQ中断通道的优先级。
中断向量寄存器EIC_IVR是一个32位的寄存器，其中，高16位IVR[31：16]不依靠于当前响应的中断。对于所有的IRQ中断通道来说，这16位都是相同的，它是在初始化时由用户程序配置的。而低16位IVR[15：0]则依靠于当前响应的中断(即当前具有zui高优先级的有效中断)，并且它是当前系统响应的中断通道所对应的EIC_SIR寄存器中源中断向量(SIV)的副本。EIC_SIRn是通道n的源中断寄存器，其高16位SIV[31：16]是中断通道n对应的中断服务程序的存储器地址的低16位。EIC_IVR寄存器的高16位IVR[31：16]与EIC_SIRn的高16位SIV[31：16]构成了中断通道n对应的中断服务程序的存储器地址的首址。
3 IRQ中断防御体系的构建
根据上面的分析可知，STR71x ARM中各个IRQ中断通道的中断服务程序进口地址是动态存放在EIC_IVR、EIC_SIRn等可读写的寄存器中，即存放在RAM中的，这样很轻易受干扰信号影响。当这些寄存器中的中断服务程序地址被干扰信号改写，产生中断时，系统肯定无法正确进进相应的中断服务程序，系统程序必定跑飞。所以，保护各个IRQ中断通道的中断服务程序进口地址就显得相当必要。
软件根据EIC_IVR寄存器中存放的地址往散转执行对应的中断服务程序的具体实现代码。下面列举了ST公司公布的标准固件代码中关于IRQ中断部分处理的代码：
Allen Bradley 160-BA01NPS1 Ser. C VFD 0.5HP FRN 7.06 Speed Control

TB Woods E Trac XFC1001-0B Micro Inverter 115V 1 HP 230V 3 Phase

Transfab TMS KDRA50H?Optimized Drive Reactor

Drivecon Corporation?VFK1-407-M3 1HP Variable Speed Drive 60?Day Warranty

Allen Bradley 20AD3P4A3AYNACC0 Powerflex70 Variable Speed Drive VFD 2 Hp 480Vac

Transfab TMS KDRA50L?Optimized Drive Reactor

Allen Bradley Kinetix 6000 Slot Filler 2094-PRF Series A

Yaskawa Juspeed-F CIMR-F37AS4-2020B CNC?AC Drive 3.7kw New

ABB ACS 143-1K1-3-U?Micro Drive 0.75 Hp?Variable Speed Drive?VFD

MTE Corporation RL-10002 Line Reactor 600V 3 Phase Reactor

Oriental Motor SS21-UL Motor Speed Control Pack 115V

Square D Altivar 18?ATV18U18N4 Variable?Frequency Drive 1 Hp?380-460V

Oriental DSP501M Digital Motor Speed Controller with Base VFD

Delta VFD007S43B Micro AC Drive 1 Hp Variable Frequency Drive

Allen-Bradley 1201-HA1 Series B Programmable Terminal

Mitsubishi FR-A520-0.4K Freqrol-A500 Inverter 0.4 Kw 200-240?Vac 3 Phase

Allen Bradley 1333-BAB Ser.A Adjustable?Frequency AC Motor Drive 3HP 460VAC, 3 P

Tsubaki VR S3L VR022S3L Variable Frequency Drive

Allen Bradley 22B-D017N104 PowerFlex 40?Series A 10 Hp AC Drive

Toshiba VFA3-2022P Transistor Inverter

Oriental Motor Co. US425-01T Speed Control Unit

Yaskawa Juspeed-F S2?Series CIMR-G22AS2-2001 Transistor Inverter

Allen Bradley 22A-D1P4N104 Powerflex 4 VFD 0.5 Hp 380-460 Vac Input Voltage

Yaskawa Juspeed-F Series S2 CIMR-G22AS2-2001 Transistor Inverter 2.2 Kw 200-230

Allen Bradley 1336S-B015-AA-EN4 Sensorless Vector VFD Speed?Control

ITW Dynatec 100537 Motor Control Board

Delta VFD00M43A Micro AC Drive 7.5 Hp Variable Frequency Drive 380-460 Vac 3 Ph

Allen Bradley 1336-B005-EAD-S1 VFD 5Hp 380-460 Vac AC Speed?Control

Siemens Micromaster?420 6SE6420-2UD13-7AA1 Drive 0.37KW Motor 3PH

Allen Bradley 1336S-BRF75-AA-EN4 Plus Sensorless Vector AC Drive 7.5 Hp 460V

Magnetek GPD315 MV-B015 Inverter Drive 7Hp 5.5 Kw 380-460 Vac 3Ph

EMS Saftronics CIMR-G3U43P7 5HP VariableFrequency Drive

Allen Bradley 1336-B007-EAD-S1 Series A?7.5 Hp Variable Frequency Drive 460 Vac

T.B. Woods E-Trac VFD 3/4HP 230 Vac 3PH?.75HP Variable Drive

T.B. Woods E-Trac VFD 3/4HP 230 Vac 3PH?.75HP Variable Drive

Siemens 6RA7028-6FV62-0-Z Simoreg DC Master DC-Converter 6RA7028

Burkert 5281 Two Way?Solenoid Valve New

Hoerbiger KZ3669 Solenoid Coil

DynaQuip 400WP S92 1/4" 600 CWP Bronze Ball Valve

Mac 6241C-000-PP-111DA Pneumatic Solenoid Valve New

SMC NVF2S400-5FZ Solenoid Valve

Mac 225B-611JA Solenoid Valve

Honeywell/Skinner PM2 D 1020 Valve New

Asco JKF8210G4 Solenoid Valve New

Asco Red Hat EF8215C63 Solenoid Gas Valve New

Skinner CC-633-F24 Solenoid Coil

Asco 402882-2 110/120 Volt Solenoid Valve

Dayton 6X543 Solenoid Valve Coil

Mac Valve TM-DFFJ-1DK Solenoid Valve 24?VDC Coil New

SMC NVFSS300-5FZ Solenoid Valve

Numatics I12BB400MP?Solenoid Valve

SMC VZS3150-1KZ Single Plug In Base Mount Solenoid Valve 100?Vac New

Alco Controls 204CD?Solenoid Valve 1/4"?NPT 3/16 Orifice

Numatics I12BB500M Solenoid Valve

Hoerbiger KZ3996 Solenoid Coil

Mac PED-611JM Solenoid Valve New

Harris CGA E-4 Model?301-80 IGG Inert Gas Guard Regulator

Humphrey 125-4E1 Solenoid Valve 4-Way 24Vdc Coil 6.7 Watt 1/4" NPT New

Rexroth 842566 Solenoid Coil

Numatics ISO5599/2 Pneumatic Solenoid Valve Replaces I23SS500M000061 New

McDonald 2" Full Port Brass Threaded Ball Valve

Humphrey VA250AE1-2-10-21 Vacuum Solenoid Valve 0-29" Hg 120?Vac Coil

Humphrey V125E1-3-10-20-35 Vacuum Solenoid Valve 0-29" Hg 24?Vdc Coil New

Alco 121WB 03P02 Water Service Solenoid?Valve 1/4 FPT 1.2 GPM New

SMC VFR310-5D 5 Port?Pilot Operated Solenoid Valve 24 VDC New

Toyooki Kogyo HD3-43SGS-BGA-025B-DC Solenoid Valve

Toyooki Kogyo HD3-42SG-BcA-025B-DC Solenoid Valve

Apollo 7010A-01 Bronze 4" Ball Valve

SMC SX7140-5M0ZD Solenoid Valve 24V DC New Surplus

SMC EX126D-SMJ1 Solenoid Valve Manifold?Serial Unit 16 Point?24 Vdc

QEL CTS-M5160B-Q0R000 T50 White Room Toxic Gas Transmitter/Sensor Monitor New

ITT Hoffman F&T Steam Trap FT075H Float?& Thermostatic 250 PSIG

JOHNSON CONTROLS MP845E VALVE ACTUATOR 9-13 PSI 1.125 STROKEPNEUMATIC