1.1 中断向量表基础概念

1.1.1 什么是中断向量表

中断向量表（Interrupt Vector Table，IVT）是嵌入式系统中最核心的数据结构之一。它本质上是一个地址表，表中每个条目（向量）存储着对应中断或异常处理程序的入口地址。当CPU检测到中断或异常事件时，硬件自动从向量表中取出对应的地址，并跳转到该地址执行处理程序。

1.1.2 向量表在内存中的位置

向量表的存放位置由芯片架构和启动配置共同决定。不同架构有不同约定：

• Cortex-M 系列（ARMv7-M/v8-M）： 向量表默认位于地址 0x00000000，可通过 SCB->VTOR 寄存器重定位到任意地址（需对齐到 512 字节边界）。
• Cortex-A 系列： 异常向量表支持高向量模式（0xFFFF0000）和低向量模式（0x00000000），通过系统控制寄存器 SCTLR.V 位选择。
• RISC-V： 通过 mtvec（机器模式）和 stvec（监管模式）寄存器设置向量表基地址，支持直接模式和向量模式。
• x86： 中断描述符表（IDT）通过 LIDT 指令加载，基地址可位于内存任意位置。

1.1.3 向量表与 CPU 启动流程的关系

向量表在 CPU 启动流程中扮演第一入口的角色。以典型的 Cortex-M 启动为例，硬件复位后的执行序列完全依赖向量表：

1. 复位后硬件行为： CPU 从地址 0x00000000 读取初始栈指针（MSP），从 0x00000004 读取复位向量（Reset_Handler 地址）。
2. 执行启动代码： 跳转到 Reset_Handler，完成时钟配置、全局变量初始化、BSS 段清零等操作。
3. 调用 main()： 启动代码最后调用 C 运行时库的 __main 或直接跳转到 main()。
4. 中断使能后： 任何中断触发时，CPU 自动从向量表基地址 + (中断号 × 4) 取出处理函数地址并跳转。

1.1.4 向量表初始化典型代码

以下是一个基于 Cortex-M 的向量表定义示例，展示了如何用 C 语言构造向量表并确保其位于正确位置：

/* 定义中断处理函数原型 */
void Reset_Handler(void);
void NMI_Handler(void);
void HardFault_Handler(void);
void SVC_Handler(void);
void PendSV_Handler(void);
void SysTick_Handler(void);

/* 外设中断处理函数 */
void UART0_IRQHandler(void);
void TIMER0_IRQHandler(void);

/* 使用 __attribute__((section(".isr_vector"))) 将向量表放到指定段 */
__attribute__((section(".isr_vector")))
void (* const g_pfnVectors[])(void) = {
    (void (*)(void))&__StackTop,    /* 0x00000000: 初始栈指针 */
    Reset_Handler,                  /* 0x00000004: 复位向量 */
    NMI_Handler,                    /* 0x00000008: NMI */
    HardFault_Handler,              /* 0x0000000C: 硬故障 */
    0, 0, 0, 0,                    /* 保留 */
    SVC_Handler,                    /* 0x00000010: SVCall */
    0,                              /* 保留 */
    0,                              /* 保留 */
    PendSV_Handler,                 /* 0x00000014: PendSV */
    SysTick_Handler,                /* 0x00000018: SysTick */
    /* 外设中断从第16号开始 */
    UART0_IRQHandler,               /* 中断号16 */
    TIMER0_IRQHandler,              /* 中断号17 */
    /* ... 后续中断向量 */
};