TMS320C54x系列DSP中的應(yīng)用

TMS320C54x系列DSP中的應(yīng)用

摘要：詳細(xì)分析了TMS320C54x系列DSP的中斷機(jī)制，以及在擴(kuò)展地址模式下中斷控制所具有的一些特點(diǎn)，并給出了DSP／BIOS下中斷的管理。

中斷是嵌入式芯片的靈魂，這是因?yàn)槎鄶?shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性都有很高的要求，即對(duì)出現(xiàn)事件的響應(yīng)要極為迅速。中斷與軟件查詢方式相比有著更高的執(zhí)行效率。在ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘ系列（以下簡(jiǎn)稱Ｃ５４ｘ系列）ＤＳＰ中，同樣也提供了很好的中斷機(jī)制。

１ Ｃ５４ｘ中的中斷機(jī)制

中斷信號(hào)實(shí)質(zhì)上是由硬件或者是軟件驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，它能使ＤＳＰ暫停正在執(zhí)行的程序并進(jìn)入中斷服務(wù)程序（ＩＳＲ）。在最典型的ＤＳＰ系統(tǒng)中，如果Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器需要送數(shù)據(jù)到ＤＳＰ中，或者Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器需要從ＤＳＰ中取走數(shù)據(jù)，都是通過(guò)硬件中斷向ＤＳＰ發(fā)出請(qǐng)求的。

Ｃ５４ｘ系列ＤＳＰ支持軟件中斷和硬件中斷。軟件中斷是由指令（ＩＮＴＲ、ＴＲＡＰ、ＲＥＳＥＴ）觸發(fā)的，硬件中斷是由外圍器件觸發(fā)的。硬件中斷實(shí)際上又分為兩類：一類是由ＤＳＰ的片外外設(shè)（如Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器）觸發(fā)的，另外一類是由ＤＳＰ的片內(nèi)外設(shè)（如定時(shí)器中斷）觸發(fā)的。硬件中斷又有優(yōu)先級(jí)的區(qū)分，這是為了處理同一時(shí)刻有多個(gè)硬件中斷源觸發(fā)中斷的情況。硬件中斷的種類和優(yōu)先級(jí)請(qǐng)參看具體使用的芯片資料。

如果按照可屏蔽情況分類，中斷又可分為可屏蔽中斷（Ｃ５４ｘ至多支持１６個(gè)）和不可屏蔽中斷。可屏蔽中斷受ＳＴ１寄存器中的ＩＮＴＭ位和ＩＭＲ寄存器中相應(yīng)位的影響。當(dāng)ＩＮＴＭ＝０時(shí)，ＩＭＲ中某位為１，則開放相應(yīng)的中斷。其實(shí)，在Ｃ５４ｘ中硬件中斷并不一定要由外圍器件觸發(fā)，它同樣可以由指令ＩＮＴＲ、ＴＲＡＰ觸發(fā)，并且不受ＩＮＴＭ的限制。有一點(diǎn)需要引起注意的是：指令ＲＥＳＥＴ復(fù)位和硬件ＲＳ復(fù)位對(duì)ＩＰＴＲ和外圍電路初始化是不相同的。硬件復(fù)位時(shí)ＩＰＴＲ總是被置為０ｘ１ＦＦ，軟件復(fù)位時(shí)則不會(huì)修改當(dāng)前ＩＰＴＲ的值。Ｃ５４ｘ的中斷處理過(guò)程分為三個(gè)階段：

①中斷請(qǐng)求。可以用硬件器件或者軟件指令請(qǐng)求中斷。如果請(qǐng)求的中斷是可屏蔽中斷，則ＩＦＲ寄存器中相應(yīng)的位被置為１，而不管中斷是否會(huì)被響應(yīng)。

②中斷響應(yīng)。對(duì)于軟件中斷和不可屏蔽中斷，ＣＰＵ是立即響應(yīng)的。對(duì)于可屏蔽中斷，要滿足下列條件才能響應(yīng)：

·優(yōu)先級(jí)最高（同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)中斷時(shí)）

·ＩＮＴＭ位為０

·ＩＭＲ中相應(yīng)位為１

ＣＰＵ在取到軟件向量的第一個(gè)字后會(huì)產(chǎn)生ＩＡＣＫ信號(hào)，對(duì)可屏蔽中斷而言，ＩＡＣＫ會(huì)清除ＩＦＲ中相應(yīng)位。

③中斷處理。保護(hù)特定的寄存器，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成后恢復(fù)寄存器。保護(hù)寄存器的原則是執(zhí)行中斷服務(wù)程序后能正確返回并恢復(fù)原來(lái)運(yùn)行程序的環(huán)境。

ＤＳＰ中提供的中斷是以中斷向量表（ＶＥＣＴ）的形式出現(xiàn)的（見(jiàn)表１）。中斷向量表的長(zhǎng)度為１２８?jìng)�(gè)字節(jié)，每個(gè)中斷分配為４個(gè)字節(jié)，一共有３２個(gè)中斷，具體的中斷要看相應(yīng)的芯片。Ｃ５４ｘ中斷向量表的地址是由ＰＭＳＴ寄存器中的ＩＰＴＲ構(gòu)成高９位地址形成的，所以向量表的地址必須是１２８的倍數(shù)。硬件復(fù)位時(shí)，ＩＰＴＲ總是默認(rèn)置為０ｘ１ＦＦ，所以中斷向量表地址為０ｘＦＦ８０。每個(gè)中斷向量的地址按如下構(gòu)成方法形成：ＰＣ＝(ＩＰＴＲ)＜＜７＋(Ｖｅｃｔｏｒ[n])＜＜２ （Ｖｅｃｔｏｒ[ｎ]為中斷向量號(hào)，在０～３１之間），中斷向量號(hào)左移兩位是因?yàn)槊總�(gè)中斷向量占用４個(gè)字節(jié)的緣故。中斷向量表總是以匯編的形式出現(xiàn)的。

２ 擴(kuò)展地址模式下的中斷控制

早期的ＤＳＰ共有１９２Ｋ的空間（程序、數(shù)據(jù)和Ｉ／Ｏ空間各為６４Ｋ），隨著ＤＳＰ處理能力越來(lái)越強(qiáng)，１９２Ｋ的空間已經(jīng)不能滿足需要。后來(lái)的Ｃ５４ｘ均提供了擴(kuò)展地址模式，使程序空間擴(kuò)展到８Ｍ。擴(kuò)展模式下的中斷控制有自己特殊的地方，有必要進(jìn)行說(shuō)明。

擴(kuò)展模式下程序空間的尋址是通過(guò)寄存器ＰＣ和ＸＰＣ一同進(jìn)行的。ＰＣ構(gòu)成低１６位地址位，ＸＰＣ構(gòu)成高７位地址位。所以保存和恢復(fù)ＸＰＣ是用戶必須注意的。如果用戶使用的是Ｆａｒ Ｃａｌｌ指令，則ＸＰＣ會(huì)自動(dòng)保存和恢復(fù)。但在進(jìn)行中斷處理的時(shí)候，只有１６位的ＰＣ寄存器能夠自動(dòng)得到保存（這是由于考慮了非擴(kuò)展模式下中斷的效率問(wèn)題），所以ＸＰＣ必須由用戶自己來(lái)保存，否則在中斷返回的時(shí)候往往會(huì)跳到不同的頁(yè)面（由返回前后ＸＰＣ值的不同引起）造成不可預(yù)測(cè)的后果。程序如表１所示。

由于必須在長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)之前保存ＸＰＣ的值，沒(méi)法使用延遲指令（如ＦＢＤ），所以中斷時(shí)延會(huì)增加兩個(gè)周期。

再來(lái)考慮另外一種情況：設(shè)程序運(yùn)行在ＸＰＣ＝２的頁(yè)面上，如果這個(gè)時(shí)候有中斷發(fā)生并得到了ＣＰＵ的響應(yīng)，ＤＳＰ會(huì)加載ＰＣ：ＰＣ＝(ＩＰＴＲ)＜＜７＋(Ｖｅｃｔｏｒ[ｎ])＜＜２，ＸＰＣ的值不發(fā)生變化，于是中斷向量的地址為：０ｘ２００００＋０ｘＰＣ。這就明顯地說(shuō)明：中斷向量表必須和應(yīng)用程序在同一６４Ｋ的程序空間頁(yè)面內(nèi)。如果應(yīng)用程序不是只分布在一個(gè)程序空間頁(yè)面內(nèi)，那應(yīng)該如何處理呢？可分三種類型共四種技巧來(lái)應(yīng)對(duì)這樣的情況：（１．１）描述的是ＯＶＬＹ為任意的情況；(２．１)～(２．２)描述的是ＯＶＬＹ＝１的情況；（３．１）描述的是ＯＶＬＹ＝０的情況。

(１.１)有的應(yīng)用中，一些程序一旦運(yùn)行是不允許中斷的。把不允許中斷的程序部分放到擴(kuò)展空間內(nèi)，而把中斷向量表和ＩＳＲ以及允許中斷的程序

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