TMS320C32 DSP的中斷編程方法

TMS320C3X系列芯片是美國(guó)TI公司推出的第一代浮點(diǎn)DSP芯片，具有豐富的指令集、很高的運(yùn)算速度、較大的錄址空間和較高的性價(jià)比，在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320C32是TMS320系列浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的新產(chǎn)品，在TMS320C30和TMS320C31的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化和改進(jìn)。在結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)主要包括可變寬度的存儲(chǔ)器接口、更快速的指令周期時(shí)間、可設(shè)置優(yōu)先級(jí)的雙通道DMA處理器、靈活的引導(dǎo)程序裝入方式、可重新定位的中斷向量表以及可選的邊緣/電平觸發(fā)中斷方式等。對(duì)TMS320C32的開發(fā)可以用匯編語(yǔ)言，也可以用C語(yǔ)言。使用匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性，但開發(fā)速度較慢，程序的可讀性差；而C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)在于編程容易、調(diào)試快速、可讀性好，可以大大縮短開發(fā)周期，但C語(yǔ)言對(duì)于其片內(nèi)的沒(méi)有映射地址的特殊功能寄存器不能操作，如IF和IE，AR0～AR7等。在C語(yǔ)言環(huán)境下的中斷編程和BOOT文件（此時(shí)TMS320C32工作在微機(jī)方式下，程序存于片外EPROM中）的制作方法同匯編語(yǔ)言相比均有所不同。針對(duì)TMS320C32的這些特點(diǎn)，筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出了一種基于C語(yǔ)言的中斷編程方法及BOOT功能實(shí)現(xiàn)，并且在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了實(shí)際應(yīng)用。
1 TMS320C32的中斷及中斷（包括陷阱）向量表
在TMS320C3X系列DSP中，TMS320C30和TMS320C31具有映射地址固定的中斷-陷阱向量表，但對(duì)于TMS320C32來(lái)說(shuō)，中斷向量表是可以根據(jù)用戶自己的需要重新定位的。其中，中斷-陷阱向量表的表首指針為ITTP（the Interrupt-trap Table Pointer），由中斷標(biāo)志寄存器IF的31～16位組成。該指針左移8位（零位移入）即構(gòu)成中斷-陷阱向量表的表首基地址EA（ITTP），如圖1所示。
因此，中斷或者陷際的向量地址就由表首基地址EA（ITTP）+表首偏移量組成。舉個(gè)例子說(shuō)，如果ITTP的值為8801H，那么EA（ITTP）=880100H，于是串行口的中斷向量就位于地址為880105H的存儲(chǔ)空間中。需要說(shuō)明的是該空間存儲(chǔ)的是中斷或者陷阱的服務(wù)程序的入口地址，而不是象8031系列單片機(jī)那樣存儲(chǔ)的是中斷服務(wù)程序的第一條語(yǔ)句。所以，當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，CPU就根據(jù)EA（ITTP）的值去尋找相應(yīng)的中斷向量，然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷（陷阱）的服務(wù)子程序，直到程序結(jié)束。需要特別注意的是，因?yàn)閷?duì)于TMS320C32來(lái)說(shuō)，共有24條地址線，尋址空間為16M，而ITTP就占了16位，因而中斷表首偏移量只能為8位，于是整個(gè)中斷向量表的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)256個(gè)字。
2 TMS320C32的C語(yǔ)言開發(fā)
TMS320C32的開發(fā)由一整套的硬件和軟件開發(fā)工具支持，包括C編程器、匯編器和鏈接器等。開發(fā)過(guò)程中，首先借助文本編輯器編寫出自己的C語(yǔ)言源程序，然后通過(guò)C編程器將C語(yǔ)言源程序自動(dòng)翻譯成DSP匯編源程序。得到匯編語(yǔ)言的源程序后，就可以通過(guò)匯編命令生成COFF目標(biāo)文件（*.OBJ文件），隨后可以用文檔管理器把一個(gè)或者多個(gè)OBJ文件組合成一個(gè)目標(biāo)文件庫(kù)，或者直接在鏈接命令中使用OBJ文件。鏈接完畢后，就生成了可執(zhí)行的COFF（*.out）文件，此時(shí)可以通過(guò)JTAG接口借助硬件開發(fā)工具把程序下載到用戶自己的目標(biāo)系統(tǒng)中去，然后借助軟件開發(fā)和調(diào)試工具調(diào)試自己的程序。等到程序完全達(dá)到要求后，可以借助于TI公司提供的16進(jìn)制變換程序把可執(zhí)行的COFF文件（*.OUT文件）轉(zhuǎn)換成其它文件格式，如INTEL的HEX格式、TEKTRONIX文件格式、TI-TAGGED文件格式或者直接的ASCII-HEX格式等，以便于把程序?qū)懭隕PROM，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的EPROM編程器都不接受COFF文件格式。C編譯器對(duì)C語(yǔ)言程序編譯后生成六個(gè)可以重新定位的代碼和數(shù)據(jù)塊，這些塊可以用不同的方式分配至存儲(chǔ)器以符合不同系統(tǒng)配置的要求。這六個(gè)塊可以分為兩種類型：已初始化塊和未初始化塊。已初始化主要包括數(shù)據(jù)表和可執(zhí)行代碼。C編譯器共創(chuàng)建三個(gè)已初始化塊：.text塊（包括可執(zhí)行代碼和字符串）、.cinit塊（包含初始化變量和常數(shù)表）和.const塊（字符串和.swith表）。未初始化塊用于保留存儲(chǔ)器空間，程序運(yùn)行時(shí)利用這些空間創(chuàng)建和存儲(chǔ)變量。C編譯器創(chuàng)建三個(gè)未初始化塊：.bss塊（用于保留全局和靜態(tài)變量空間）和.stack塊（為系統(tǒng)堆棧分配存儲(chǔ)器）和.system塊（為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器函數(shù)分配存儲(chǔ)空間）。
由于硬件復(fù)位后所有的中斷是無(wú)效的，因此如果系統(tǒng)中需要使用中斷功能，就必須對(duì)相應(yīng)的中斷做相應(yīng)的處理。由于沒(méi)有專門的C語(yǔ)句對(duì)中斷進(jìn)行使能或者屏蔽，因此必須嵌入ASM語(yǔ)句。而C中斷程序采用一個(gè)特殊的函數(shù)名，其格式為c_intnn，其中nn代表00～99之間的兩位數(shù)；函數(shù)名c_int01～c_int99是用戶可以使用的，而c_int00是個(gè)特殊函數(shù)，是C程序的入口點(diǎn)，是為系統(tǒng)復(fù)位中斷保留的，其功能是用于系統(tǒng)初始化和調(diào)用main函數(shù)。這個(gè)函數(shù)包含在運(yùn)行支持庫(kù)中，必須與其它的C目標(biāo)模塊相鏈接。在鏈接時(shí)，使用-CR選項(xiàng)，并包含RTS30.LIB，則c_int00就自動(dòng)接入。鏈路C程序時(shí)，鏈接器將可執(zhí)行模塊的入口點(diǎn)設(shè)置為c_int00。

3 程序設(shè)計(jì)實(shí)例
本程序采取定時(shí)器中斷方式對(duì)0x810050口取返，控制外部驅(qū)動(dòng)的LED管閃爍，同時(shí)運(yùn)行AD采樣子程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。由于篇幅所限，采樣子程序不加詳述，用戶可以根據(jù)需要自行編寫。具體程序如下： /*led ioport address 810050h,810040H-81005FH.*/ #define vec_addr (volatile int)0x880100; /*定義中斷向量表表首*/ void c_int09()； /*聲明中斷處理函數(shù)*/ volatile int *io_in =（volatile int *）0x810050; /*定義LED接口地址指針*/ volatile int *io_add = （volatile int *）0x808000; /*定義C32控制寄存器表表首*/ volatile int *intvec =(volatile int *)0x880100; /*中斷向量表表首指針*/ main（） { asm("ldi 8801h,r0"); /*8801H送R0*/ asm("lsh 16,r0"); /*左移16位，變成88010000H*/ asm("ldi r0,if"); /*88010000H送IF，定位中斷向量表，并清除所有中斷標(biāo)志*/ io_add[0x28] = 0x3ffff; /*給定時(shí)器0周期寄存器賦值*/ io_add[0x20] = 0x301; /*設(shè)置定時(shí)器的控制寄存器*/ intvec[9]=(volatile int)c_int09; /*設(shè)置定時(shí)器中斷向量*/ asm("or 300h,ie"); /*使能定時(shí)器中斷*/ *io_in = 0x00； /*LED控制口賦初值，LED亮*/ io_add[0x20] = 0x3c1; /*啟動(dòng)定時(shí)器*/ asm("or 2000h,st"); /*全局中斷使能*/ for(;;); /*等待中斷*/ } void c_int09() { *io_in = ～(*io_in); /*取反，LED閃爍*/ ad_convert(); /*用戶的采樣子程序*/ } 在使用ASM嵌入語(yǔ)句時(shí)，要注意引導(dǎo)后應(yīng)有空格或者一定的縮進(jìn)量，否則編譯器會(huì)把指令當(dāng)成標(biāo)號(hào)，出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤；同時(shí)編譯控制項(xiàng)要用-V32，而不要用-V30，否則鏈接器會(huì)把文件按照TMS320C3X的其它型號(hào)而不是TMS320C32來(lái)鏈接，這樣生成的BOOT文件就不能在TMS320C32下運(yùn)行了。
4 BOOT功能實(shí)現(xiàn)
在程序調(diào)試完畢后就可把最終的COFF可執(zhí)行文件制作成可寫入EPROM的16進(jìn)制BOOT文件。這可用文件轉(zhuǎn)換程序HEX30來(lái)實(shí)現(xiàn)，本文采用一步轉(zhuǎn)換法，命令行為“HEX30 mych.cmd"，然后轉(zhuǎn)換程序本身就可以根據(jù)各選項(xiàng)生成用戶自己需要的文件。在筆者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，采用8K%26;#215;8EEPROM、并行引導(dǎo)方式，從1000H開始引導(dǎo)，所以strb0作為BOOT選通信號(hào)，引腳INT）應(yīng)為低。Mych.cmd文件清單如下： /************************************************* /*mych.cmd文件清單*/ /************************************************/ myc.out /*輸入文件名*/ -a /*輸出文件為ASCII格式*/ -memwidth 8 /*系統(tǒng)存儲(chǔ)器寬度*/ -image /*輸出文件去掉地址映象*/ -zero /*未用處填充為0*/ -e 0x881029 /*引導(dǎo)成功后程序執(zhí)行的起始地址*/ -bootorg 1000h /*從1000H開始引導(dǎo)*/ -iostrb 0F8h /*配置iostrb*/ -strb0 0x000F10F8 /*配置strb0*/ -strb1 0x000010F8 /*配置strb1*/ ROMS { EPROM： org=001000h,len=02000h,romwidth=8, /*8K%26;#215;8的EPROM*/ files={myc.hex} /*輸出文件名*/ } SECTIONS { .text:BOOT .data:BOOT .cinit: BOOT .const:BOOT /*各文件塊位于BOOT區(qū)*/ } 需要特別說(shuō)明的有兩點(diǎn)。其一是memwidth和romwidth的選擇，這將直接影響輸出文件的個(gè)數(shù)。如果romwidth=8，而menmwidth=16，那么輸出文件就應(yīng)該有兩個(gè)，電路設(shè)計(jì)中就應(yīng)該采用兩片EPROM來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果二者是相等的，那么輸出文件數(shù)就只有個(gè)，也就是說(shuō)文件數(shù)=memwidth/romwidth。其二就是-E選項(xiàng)后的地址選擇。該地址是系統(tǒng)引導(dǎo)成功后程序開始執(zhí)行的地址入口，可以從鏈接后生成的myc.map文件中得到。在本設(shè)計(jì)中，myc.map部分清單如下（其中_cint00所對(duì)應(yīng)的地址881029即為所需要的入口地址）： ******************************************************** TMS320C3x/4x COFF Linker Version 5.11 ******************************************************** >>Linked Mon Jun 3 10:40:36 2002 OUTPUT FILE NAME: ENTRY POINT SYMBOL:"_c_int00"address:00881029 MEMORY CONFIGURATION ……
通過(guò)采用C語(yǔ)言對(duì)DSP進(jìn)行開發(fā)，使程序可讀性更好，結(jié)構(gòu)更加合理，而且大大縮短了開發(fā)周期；同時(shí)針對(duì)C語(yǔ)言的一些弱點(diǎn)，采用嵌入少量匯編語(yǔ)言的方法完成對(duì)中斷的控制，保證了程序的高效性；由于采用一些轉(zhuǎn)換的方法，完成了在C環(huán)境下的BOOT功能。本實(shí)例完全能夠獨(dú)立運(yùn)行，并且在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上得到了應(yīng)用，收到了良好的效果。