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GD32VF103 Bootstrap指南（一）

花匠小妙招
2024-12-17 01:20

这里写自定义目录标题 GD32VF103 引导代码和中断原理分析start.S的编译方法设置代码段名称start.S的中断处理函数定义GD32VF103的中断向量表

GD32VF103 引导代码和中断原理分析

作者：水银
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GD32VF103是兆易发布的全新RISC-V处理器，基于RV32IMAC指令集，由于采用了全新的CPU内核，GD32VF103的引导和中断向量表与基于ARM Cortex-M3 CPU的GD32F系列有很大差异。它的引导代码位于
start.S，本文对start.S中的引导代码进行分析解释。

start.S的编译方法

由于start.S中引入了riscv_encoding.h文件，这个文件中定义了GD32VF103的寄存器地址。由于riscv_encoding.h是个C语言头文件，因此无法用riscv-binutil中的riscv-none-embed-as汇编器进行编译，必须使用riscv-none-embed-gcc进行编译。

riscv-none-embed-gcc -c -x assembler-with-cpp -g -march=rv32imac -mabi=ilp32 -mcmodel=medlow start.S -o start.o 1

设置代码段名称

.section .init 1

本行指定段名称为.init，在GD32VF103xB.lds中会把.init段设置在flash的首位，在GD32VF103中位于地址0x08000000，这个地址是GD32VF103固件的入口地址。

start.S的中断处理函数定义

.weak eclic_msip_handler // #3：ECLIC的TIMER单元软中断 .weak eclic_mtip_handler // #7：ECLIC的TIMER单元的计时器中断 .weak eclic_bwei_handler // #17：存储器访问错误中断 .weak eclic_pmovi_handler // #18：根据手册预留，没有使用该中断 .weak WWDGT_IRQHandler // #19：看门狗中断 .weak LVD_IRQHandler // #20：连接到EXTI线的LVD中断 .weak TAMPER_IRQHandler // #21：侵入检测中断 .weak RTC_IRQHandler // #22：RTC全局中断 .weak FMC_IRQHandler // #23：FMC全局中断 .weak RCU_IRQHandler // #24：RCU全局中断 .weak EXTI0_IRQHandler // #25：EXTI线0中断 .weak EXTI1_IRQHandler // #26：EXTI线1中断 .weak EXTI2_IRQHandler // #27：EXTI线2中断 .weak EXTI3_IRQHandler // #28：EXTI线3中断 .weak EXTI4_IRQHandler // #29：EXTI线4中断 .weak DMA0_Channel0_IRQHandler // #30：DMA0通道0全局中断 .weak DMA0_Channel1_IRQHandler // #31：DMA0通道1全局中断 .weak DMA0_Channel2_IRQHandler // #32：DMA0通道2全局中断 .weak DMA0_Channel3_IRQHandler // #33：DMA0通道3全局中断 .weak DMA0_Channel4_IRQHandler // #34: DMA0通道4全局中断 .weak DMA0_Channel5_IRQHandler // #35: DMA0通道5全局中断 .weak DMA0_Channel6_IRQHandler // #36: DMA0通道6全局中断 .weak ADC0_1_IRQHandler // #37: ADC0和ADC1全局中断 .weak CAN0_TX_IRQHandler // #38：CAN0发送中断 .weak CAN0_RX0_IRQHandler // #39：CAN0接收0中断 .weak CAN0_RX1_IRQHandler // #40：CAN0接收1中断 .weak CAN0_EWMC_IRQHandler // #41：CAN0 EWMC中断 .weak EXTI5_9_IRQHandler // #42：EXTI[9:5]中断 .weak TIMER0_BRK_IRQHandler // #43：TIMER0中止中断 .weak TIMER0_UP_IRQHandler // #44：TIMER0更新中断 .weak TIMER0_TRG_CMT_IRQHandler // #45：TIMER0触发和通道换相 .weak TIMER0_Channel_IRQHandler // #46：TIMER0通道捕获比较 .weak TIMER1_IRQHandler // #47：TIMER1全局中断 .weak TIMER2_IRQHandler // #48：TIMER2全局中断 .weak TIMER3_IRQHandler // #49：TIMER3全局中断 .weak I2C0_EV_IRQHandler // #50：I2C0事件中断 .weak I2C0_ER_IRQHandler // #51：I2C0错误中断 .weak I2C1_EV_IRQHandler // #52：I2C1事件中断 .weak I2C1_ER_IRQHandler // #53：I2C1错误中断 .weak SPI0_IRQHandler // #54：SPI0全局中断 .weak SPI1_IRQHandler // #55：SPI1全局中断 .weak USART0_IRQHandler // #56：USART0全局中断 .weak USART1_IRQHandler // #57：USART1全局中断 .weak USART2_IRQHandler // #58：USART2全局中断 .weak EXTI10_15_IRQHandler // #59：EXTI[15:10]中断 .weak RTC_Alarm_IRQHandler // #60：连接到EXTI线的RTC闹钟 .weak USBFS_WKUP_IRQHandler // #61：连接到EXTI线的USB唤醒 .weak EXMC_IRQHandler // .weak TIMER4_IRQHandler // #69：TIMER4全局中断 .weak SPI2_IRQHandler // #70：SPI2全局中断 .weak UART3_IRQHandler // #71：UART3全局中断 .weak UART4_IRQHandler // #72：UART4全局中断 .weak TIMER5_IRQHandler // #73：TIMER5全局中断 .weak TIMER6_IRQHandler // #74：TIMER6全局中断 .weak DMA1_Channel0_IRQHandler // #75：DMA1通道0全局中断 .weak DMA1_Channel1_IRQHandler // #76：DMA1通道1全局中断 .weak DMA1_Channel2_IRQHandler // #77：DMA1通道2全局中断 .weak DMA1_Channel3_IRQHandler // #78：DMA1通道3全局中断 .weak DMA1_Channel4_IRQHandler // #79：DMA1通道4全局中断 .weak CAN1_TX_IRQHandler // #80：CAN1发送全局中断 .weak CAN1_RX0_IRQHandler // #81：CAN1接收0中断 .weak CAN1_RX1_IRQHandler // #82：CAN1接收1中断 .weak CAN1_EWMC_IRQHandler // #83：CAN1 EWMC中断 .weak USBFS_IRQHandler // #84：USB FS全局中断

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465

和STM32一样，中断处理函数使用弱引用定义，这样如果中断处理函数没有被实现也不会发生链接器错误。

GD32VF103的中断向量表

中断向量表vector_base被放置在.init段的首部，从flash地址0x08000000开始。和STM32不一样的地方在于，GD32VF103的中断向量表实际是由ECLIC控制器CSR寄存器中的mtvec、mtvt、mtvt2寄存器指定。

GD32VF103的中断控制器具有两种模式：默认模式和ECLIC模式。模式的设置由mtvec[5:0]指定，当mtvec[5:0]==6’b000011时为ECLIC模式。处理函数入口由mtvec[31:6]指定（处理函数入口地址必须为64字节对齐）。

默认模式：所有中断，异常，NMI都由mtvec[31:6]指定的处理函数进行处理；ECLIC模式：异常，NMI由mtvec[31:6]指定的处理函数进行处理，中断由mtvt2寄存器指定的处理函数进行处理，并由mtvt寄存器指定中断向量表地址

GD32VF103 ECLIC的中断向量寄存器

寄存器全名说明mtvecMachine Trap-Vector Base-Address Register用于配置中断和异常处理程序的入口地址。一般用于处理NMI和异常中断mtvtECLIC Interrupt Vector Table Base Address用于保存ECLIC中断向量表的基地址，此基地址至少为64byte对齐。mtvt2ECLIC non-vectored interrupt handler address register用于指定ECLIC非向量模式的中断common-code入口地址。

RISC-V处理器的中断系统和NVIC的中断系统不同，RISC-V的中断系统分为NMI，异常，外部中断三个概念。因此也分由不同的向量寄存器设置入口地址。由于risc-v的中断和异常都不进行自动现场保护，所以需要软件手动进行现场保护处理，因此无法直接使用C函数响应中断，需要一个基于汇编的入口函数进行处理，在汇编入口函数中再对C函数进行调用。

GD32VF103在ECLIC中断模式中，mtvec用于保存nmi和异常入口函数地址，不会进行自动的向量表调用。需要由入口函数进行转发处理。在官方代码中，响应函数为entry.S中的trap_entry函数。

mtvt2用于保存中断响应入口函数地址，处理函数位于entry.S中的irq_entry，函数mtvt保存向量表地址，mtvt2寄存器的irq_entry函数和mtvt寄存器中的向量表共同组成一个two-stage的中断向量表系统，irq_entry中对现场进行保护，并触发ECLIC调用中断向量表。

start.S中定义vector_base，vector_base的第一个字放置了一条跳转指令直接跳转到_start，程序从这里开始执行，和stm32不同的是，GD32VF103默认的中断向量表并不在vector_base，需要之后_start进行设置

vector_base: j _start // 跳转到_start .align 2 .word 0 .word 0 .word eclic_msip_handler .word 0 .word 0 .word 0 .word eclic_mtip_handler .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word eclic_bwei_handler .word eclic_pmovi_handler .word WWDGT_IRQHandler.word LVD_IRQHandler.word TAMPER_IRQHandler.word RTC_IRQHandler.word FMC_IRQHandler.word RCU_IRQHandler.word EXTI0_IRQHandler.word EXTI1_IRQHandler.word EXTI2_IRQHandler.word EXTI3_IRQHandler.word EXTI4_IRQHandler.word DMA0_Channel0_IRQHandler.word DMA0_Channel1_IRQHandler.word DMA0_Channel2_IRQHandler.word DMA0_Channel3_IRQHandler.word DMA0_Channel4_IRQHandler.word DMA0_Channel5_IRQHandler.word DMA0_Channel6_IRQHandler.word ADC0_1_IRQHandler.word CAN0_TX_IRQHandler.word CAN0_RX0_IRQHandler.word CAN0_RX1_IRQHandler.word CAN0_EWMC_IRQHandler.word EXTI5_9_IRQHandler.word TIMER0_BRK_IRQHandler.word TIMER0_UP_IRQHandler.word TIMER0_TRG_CMT_IRQHandler.word TIMER0_Channel_IRQHandler.word TIMER1_IRQHandler.word TIMER2_IRQHandler.word TIMER3_IRQHandler.word I2C0_EV_IRQHandler.word I2C0_ER_IRQHandler.word I2C1_EV_IRQHandler.word I2C1_ER_IRQHandler.word SPI0_IRQHandler.word SPI1_IRQHandler.word USART0_IRQHandler.word USART1_IRQHandler.word USART2_IRQHandler.word EXTI10_15_IRQHandler.word RTC_Alarm_IRQHandler.word USBFS_WKUP_IRQHandler .word 0 .word 0 .word 0 .word 0.word 0.word EXMC_IRQHandler.word 0.word TIMER4_IRQHandler.word SPI2_IRQHandler.word UART3_IRQHandler.word UART4_IRQHandler.word TIMER5_IRQHandler.word TIMER6_IRQHandler.word DMA1_Channel0_IRQHandler.word DMA1_Channel1_IRQHandler.word DMA1_Channel2_IRQHandler.word DMA1_Channel3_IRQHandler.word DMA1_Channel4_IRQHandler .word 0 .word 0.word CAN1_TX_IRQHandler.word CAN1_RX0_IRQHandler.word CAN1_RX1_IRQHandler.word CAN1_EWMC_IRQHandler.word USBFS_IRQHandler

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