TMS320C54x系列DSP中的應用

摘要：詳細分析了TMS320C54x系列DSP的中斷機制，以及在擴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，這是因為多數嵌入式系統對實(shí)時(shí)性都有很高的要求，即對出現事件的響應要極為迅速。中斷與軟件查詢(xún)方式相比有著(zhù)更高的執行效率。在ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘ系列（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Ｃ５４ｘ系列）ＤＳＰ中，同樣也提供了很好的中斷機制。

１ Ｃ５４ｘ中的中斷機制

中斷信號實(shí)質(zhì)上是由硬件或者是軟件驅動(dòng)的信號，它能使ＤＳＰ暫停正在執行的程序并進(jìn)入中斷服務(wù)程序（ＩＳＲ）。在最典型的ＤＳＰ系統中，如果Ａ／Ｄ轉換器需要送數據到ＤＳＰ中，或者Ｄ／Ａ轉換器需要從ＤＳＰ中取走數據，都是通過(guò)硬件中斷向ＤＳＰ發(fā)出請求的。

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(lèi)：一類(lèi)是由ＤＳＰ的片外外設（如Ａ／Ｄ轉換器）觸發(fā)的，另外一類(lèi)是由ＤＳＰ的片內外設（如定時(shí)器中斷）觸發(fā)的。硬件中斷又有優(yōu)先級的區分，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(lèi)和優(yōu)先級請參看具體使用的芯片資料。

如果按照可屏蔽情況分類(lèi)，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�？善帘沃袛嗍埽樱裕奔拇嫫髦械模桑危裕臀缓停桑停壹拇嫫髦邢鄳�位的影響。當ＩＮＴＭ＝０時(shí)，ＩＭＲ中某位為１，則開(kāi)放相應的中斷。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復位和硬件ＲＳ復位對ＩＰＴＲ和外圍電路初始化是不相同的。硬件復位時(shí)ＩＰＴＲ總是被置為０ｘ１ＦＦ，軟件復位時(shí)則不會(huì )修改當前ＩＰＴＲ的值。Ｃ５４ｘ的中斷處理過(guò)程分為三個(gè)階段：

①中斷請求�？梢杂糜布�器件或者軟件指令請求中斷。如果請求的中斷是可屏蔽中斷，則ＩＦＲ寄存器中相應的位被置為１，而不管中斷是否會(huì )被響應。

②中斷響應。對于軟件中斷和不可屏蔽中斷，ＣＰＵ是立即響應的。對于可屏蔽中斷，要滿(mǎn)足下列條件才能響應：

·優(yōu)先級最高（同時(shí)出現多個(gè)中斷時(shí)）

·ＩＮＴＭ位為０

·ＩＭＲ中相應位為１

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

③中斷處理。保護特定的寄存器，執行中斷服務(wù)程序，完成后恢復寄存器。保護寄存器的原則是執行中斷服務(wù)程序后能正確返回并恢復原來(lái)運行程序的環(huán)境。

ＤＳＰ中提供的中斷是以中斷向量表（ＶＥＣＴ）的形式出現的（見(jiàn)表１）。中斷向量表的長(cháng)度為１２８個(gè)字節，每個(gè)中斷分配為４個(gè)字節，一共有３２個(gè)中斷，具體的中斷要看相應的芯片。Ｃ５４ｘ中斷向量表的地址是由ＰＭＳＴ寄存器中的ＩＰＴＲ構成高９位地址形成的，所以向量表的地址必須是１２８的倍數。硬件復位時(shí)，ＩＰＴＲ總是默認置為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成方法形成：ＰＣ＝(ＩＰＴＲ)＜＜７＋(Ｖｅｃｔｏｒ[n])＜＜２ （Ｖｅｃｔｏｒ[ｎ]為中斷向量號，在０～３１之間），中斷向量號左移兩位是因為每個(gè)中斷向量占用４個(gè)字節的緣故。中斷向量表總是以匯編的形式出現的。

２ 擴展地址模式下的中斷控制

早期的ＤＳＰ共有１９２Ｋ的空間（程序、數據和Ｉ／Ｏ空間各為６４Ｋ），隨著(zhù)ＤＳＰ處理能力越來(lái)越強，１９２Ｋ的空間已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要。后來(lái)的Ｃ５４ｘ均提供了擴展地址模式，使程序空間擴展到８Ｍ。擴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構成低１６位地址位，ＸＰＣ構成高７位地址位。所以保存和恢復ＸＰＣ是用戶(hù)必須注意的。如果用戶(hù)使用的是Ｆａｒ Ｃａｌｌ指令，則ＸＰＣ會(huì )自動(dòng)保存和恢復。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展模式下中斷的效率問(wèn)題），所以ＸＰＣ必須由用戶(hù)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）造成不可預測的后果。程序如表１所示。

由于必須在長(cháng)跳轉之前保存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：設程序運行在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，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用程序在同一６４Ｋ的程序空間頁(yè)面內。如果應用程序不是只分布在一個(gè)程序空間頁(yè)面內，那應該如何處理呢？可分三種類(lèi)型共四種技巧來(lái)應對這樣的情況：（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)有的應用中，一些程序一旦運行是不允許中斷的。把不允許中斷的程序部分放到擴展空間內，而把中斷向量表和ＩＳＲ以及允許中斷的程序

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