基于C語(yǔ)言設(shè)置TMS320 DSP中斷向量表

摘要： 隨著DSP芯片應(yīng)用的不斷深入，用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)DSP芯片，不僅可以使DSP芯片的開(kāi)發(fā)速度大大提高，也使得程序的修改和移植變得十分方便。C語(yǔ)言設(shè)置TMS320系列DSP中斷向量表是高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)DSP的一個(gè)具體應(yīng)用。

1、引言

DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）自二十世紀(jì)70年代末80年代初誕生以來(lái)，得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在信號(hào)處理、通訊、雷達(dá)等方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而且開(kāi)發(fā)手段和開(kāi)發(fā)設(shè)備也越來(lái)越多樣化。其中C語(yǔ)言在DSP開(kāi)發(fā)應(yīng)用中起著越來(lái)越重要的作用，以C語(yǔ)言編寫的DSP應(yīng)用程序具有可讀性、可移植性，易于維護(hù)和修改。另外在DSP應(yīng)用系統(tǒng)中，中斷是完成數(shù)據(jù)傳遞、實(shí)時(shí)處理等的重要手段，因而用C語(yǔ)言完成對(duì)DSP中斷設(shè)置是DSP開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容。

DSP中斷的設(shè)置主要包括中斷服務(wù)程序的編寫，中斷向量表的設(shè)置，中斷寄存器的初始化等內(nèi)容。本文以TI公司TMS320系列DSP為例，說(shuō)明用C語(yǔ)言設(shè)置中斷向量表的方法。并給出實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

2、中斷向量表的定位

中斷服務(wù)程序的地址（中斷向量）要裝載到存儲(chǔ)器的合適區(qū)域。一般這些向量都定位在0x0開(kāi)始的程序存儲(chǔ)器中。但有些處理器要求或者可以在其他的存儲(chǔ)區(qū)域安裝中斷向量。

對(duì)于微處理器模式下的TMS320C25、TMS320C26、TMS320C28、TMS320C30、TMS320C31，中斷向量定位于0x0開(kāi)始的地址。對(duì)于微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的TMS320C31的中斷向量定位于0x809fc1，TMS320C26的中斷向量定位于0xffa0。TMS320C5X復(fù)位向量定位在0x0，其他中斷向量可以定位于任何2K字的程序存儲(chǔ)器中，中斷向量表的定位是與PMST寄存器的IPTR位有關(guān)，有效的中斷向量表的基地址是0x0，0x800，0x1000，0x1800，0x2000，…0xf800。

TMS320C4X的復(fù)位向量定位在四個(gè)地址之一，這四個(gè)地址由外部引腳RESETLOC0和RESETLOC1決定。TMS320C4X的中斷向量可存在于任何512字范圍的存儲(chǔ)器中，中斷向量表的地址由中斷向量表指針（IVTP）寄存器決定。另外，TMS320C4X的自陷（trap）中斷向量可存放在512字范圍的存儲(chǔ)器中，自陷向量表的地址由自陷向量表指針（TVTP）寄存器決定。有效的中斷或者自陷向量表的基地址是0x0，0x200，0x400，0x800，0xa00，0xc00，0xe00，0x1000，0x1200…0xfffffe00，如表1所示。

有兩種方法可以初始化中斷向量表，下面講解這兩種方法：

方法一：利用已命名的ASM段

生成向量表的最直接方法就是用匯編指令.sect來(lái)生成一個(gè)表。這個(gè)表包含中斷向量的地址和跳轉(zhuǎn)指令。
表1
處理器 向量表基地址 說(shuō)明
TMS320C2X 0x0 不包括微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的TMS320C26
TMS320C26 0xffa0 微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式
TMS320C30 0x0
TMS320C31 0x0 微處理器模式
TMS320C31 0x809fc1 微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式
TMS320C4X 復(fù)位 0x0,0x7fffffff,0x80000000,0xfffffff 外部引腳RESETLOC0和RESETLOC1決定
中斷向量 任意512字范圍 IVTP寄存器決定
自陷向量 任意512字范圍 TVTP寄存器決定
TMS320C5X 復(fù)位 0x0
中斷向量 任意2K字?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè) PMST寄存器的IPTR位決定
在微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下TMS320C2X、TMS320C5X和TMS320C31 從中斷向量的位置處執(zhí)行代碼，因而要用跳轉(zhuǎn)指令來(lái)代替中斷向量，如TMS320C31用24位指令BR來(lái)實(shí)現(xiàn)：
INT1： BR _c_int01
在微處理器模式下TMS320C30、TMS320C31和TMS320C4X，中斷向量是下一條存取指令的地址，因而中斷服務(wù)程序的地址用匯編指令.word存儲(chǔ)在中斷向量處。例如，TMS320C4X中斷1 可用匯編語(yǔ)言定義如下：
INT1： .word _c_int01
因?yàn)橹袛喾?wù)的標(biāo)識(shí)符在匯編語(yǔ)言模塊外部被聲明，所以標(biāo)識(shí)符必須用.ref或.global來(lái)聲明。下面的例子是一個(gè)匯編語(yǔ)言模塊（vecs.asm）定義了一個(gè)包含TMS320C5X跳轉(zhuǎn)指令的段。
.ref _c_int0, _c_int1 ；在外部定義中斷向量
.sect “vectors” ；聲明一個(gè)一命名的段
RS： b _c_int0 ；轉(zhuǎn)至復(fù)位向量
I1： b _c_int1 ；轉(zhuǎn)至中斷向量1

處理保留和未使用的區(qū)域

有時(shí)中斷向量表中包含保留的地址，例如微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的TMS320C26或者TMS320C4X和TMS320C5X的復(fù)位和中斷向量不連續(xù)的情形。TMS320C31也會(huì)發(fā)生這種情形，系統(tǒng)中并不是所有的中斷都能被用到。為了處理向量映象中的保留地址，就要使用匯編指令.space。注意對(duì)于定點(diǎn)設(shè)備.space保留的是位，對(duì)于浮點(diǎn)設(shè)備.space保留的字。例如，微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下TMS320C26，假設(shè)所有中斷都是可用的
.sect “vectors” ；為復(fù)位和中斷向量定義已命名的段
.space 2*16 ；保留的空間
b _c_int1 ；INT0
b _c_int2 ；INT1
b _c_int3 ；INT2
b _c_int4 ；TINT
b _c_int5 ；RINT
b _c_int6 ；XINT
b _c_int7 ；TRAP

注意.space指令為復(fù)位向量保留的位置在程序引導(dǎo)方式下不能使用，因?yàn)閺?fù)位會(huì)啟動(dòng)程序引導(dǎo)功能。使用.space時(shí)vectors段鏈接到0xfa00，不使用.space指令該段鏈接到0xfa02。

但是，如果定時(shí)器和自陷中斷向量被使用時(shí)，可用.space指令對(duì)向量表進(jìn)行如下的定義：

.sect “vectors” ；為復(fù)位和中斷向量定義已命名的段
.space 2*4*16 ；保留的和3個(gè)未使用的向量
b _c_int4 ；TINT
.space 2*2*16 ；2個(gè)未使用的向量
b _c_int7 ；TRAP

注意在中斷和自陷向量表中未使用的部分可用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。但為了保證中斷處理的正確，一定要確保中斷和自陷向量不被破壞。

鏈接到存儲(chǔ)器映象

已命名段產(chǎn)生后，TMS320鏈接器就會(huì)把向量表鏈接到存儲(chǔ)器的合適位置，共分三步進(jìn)行：
1.鏈接匯編語(yǔ)言模塊；
2.根據(jù)中斷向量表的定位定義鏈接器的MEMORY段；
3.在鏈接器的SECTIONS命令中，定位這些已命名的段。

下面是TMS320C5X的命令文件，將vectors定位到040h。
-c
vecs.obj
main.obj
-l rts50.lib
MENORY
{
PAGE0:VECTORS：origin = 0000h, length = 003fh
ROM ：origin = 0040h, length = 007cfh
}
SECTIONS
{
“vectors” ：｛｝ > VECTORS
.text ：｛｝ > ROM
.
}

方法二：安裝一個(gè)運(yùn)行時(shí)的向量

這種方法在開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)很有用的，這種方法是用C語(yǔ)句在裝載中斷服務(wù)程序地址時(shí)建立一個(gè)運(yùn)行時(shí)的向量。該方法適用于微處理器模式下的TMS320C30和TMS320C31，以及TMS320C4X，因?yàn)樗鼈冎挥玫刂?，而不用跳轉(zhuǎn)指令作為中斷向量。其重點(diǎn)就是將中斷服務(wù)程序的地址放到合適的存儲(chǔ)器空間，例如，TMS320C30地址0x1對(duì)應(yīng)于外部中斷0（INT0），在該地址安裝中斷服務(wù)程序c_int01。使用如下語(yǔ)句“
*((void (**) () )0x1) = c_int01;

這里，0x1被轉(zhuǎn)換成指向函數(shù)的指針，因?yàn)樗瘮?shù)c_int01的地址。

3、向量表指針

TMS320C4X和TMS320C5X都可以不將中斷向量表放在0x0開(kāi)始的位置。這兩個(gè)系列的DSP都是由寄存器來(lái)確定中斷向量的位置。TMS320C4X的復(fù)位向量地址是由處理器的引腳確定的四個(gè)地址中的一個(gè)。中斷能夠被正確的處理，首先必須在接收到中斷之前對(duì)中斷向量表進(jìn)行初始化。下面幾個(gè)例子是用來(lái)說(shuō)明初始化與中斷有關(guān)的寄存器的方法。

例1：在C中嵌入?yún)R編語(yǔ)句
這個(gè)例子，利用在C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編語(yǔ)句來(lái)設(shè)置TMS320C4X的中斷向量，其起始地址為0x0，方法是通過(guò)將IVTP寄存器的值設(shè)置為0x0。
asm(“ PUSH R0”);
asm(“ LDI 0h, R0”);
asm(“ LDPE R0, IVTP”);
asm(“ POP R0”);

例2：利用TMS320C4X的PRTS
這個(gè)例子，利用TMS320C4X的并行運(yùn)行
支持庫(kù)來(lái)設(shè)置中斷向量表，起始地址為0x02ff800，利用PRTS庫(kù)函數(shù)set_ivtp（）設(shè)置IVTP寄存器的值使向量表定位于RAM0存儲(chǔ)器的開(kāi)始地址。當(dāng)使用PRTS時(shí)，不需要用戶命名中斷向量段，而是在運(yùn)行時(shí)使用PRTS函數(shù)install_int_vector()將向量定位在預(yù)先定義的段.vector中。這種方法要求向量在運(yùn)行時(shí)安裝，以防止程序和數(shù)據(jù)被修改。另外，首先要把PRTS庫(kù)鏈接到程序，并在命令文件中預(yù)先定義.vector段，把.vector段定位在ROM0存儲(chǔ)器的開(kāi)始地址。命令文件如下所示：
-l prts40.lib
MEMORY
{
RAM0:org = 0x2ff800 , len = 0x400
}
SECTIONS
{
“.vector”: {} > RAM0
}
主程序中必須包含頭文件intpt40.h。函數(shù)set_ivtp()使用預(yù)定義的參量DEFAULT才能被調(diào)要，這樣設(shè)置IVTP寄存器可使.vector段按命令文件中定義定位。中斷向量可使用函數(shù)install_int_vector()來(lái)安裝，如下所示：
#include intpt40.h>
void c_int99(void)
{
for( ; ; );
}
void main(void)
{
set_ivtp(DEFAULT);
install_int_vector((void *) c_int99,2);

例3：鏈接時(shí)指定TMS320C4X或TMS320C5X的符號(hào)

當(dāng)TMS320C5X的編輯器中沒(méi)有PRTS庫(kù)而不能設(shè)置向量表指針時(shí)，還有一個(gè)方便的方法可以達(dá)到同樣的目的。那就是使用在鏈接時(shí)指定符號(hào)的方法。
這種方法的主要思想是利用包含復(fù)位和中斷向量的匯編語(yǔ)言段（.sect）以及用鏈接器映射中斷向量在內(nèi)存中的分布。C程序可以獲得這個(gè)地址并把它裝載到中斷向量表指針（TMS320C4X的IVTP寄存器或者TMS320C5X的PMST寄存器）。

本例為TMS320C5X芯片，中斷向量定位于匯編語(yǔ)言模塊中，標(biāo)號(hào)IVECS指向中斷向量表的基地址，下面說(shuō)明如何獲取中斷向量地址。
.def IVECS
.ref _c_int0, _c_int1, _c_int2
.sect “reset”
b _c_int0
.sect “vectors”
IVECS .space 2
b _c_int1
b _c_int2
在鏈接器中，用鏈接器指定的標(biāo)號(hào)初始化鏈接器定義的變量。如下所示：
–c
vecs.obj
–lrts50.lib
_vecTable = IVECS
MEMORY
{
PAGE 0: VECTORS: origin = 00000h, length = 0003fh
ROM: origin = 00040h, length = 007CFh
P_RAM: origin = 00800h, length = 023FFh
. . .
}
SECTIONS
{
”reset” > VECTORS
”vectors” > P_RAM
.text: > ROM
.cinit: > ROM
.bss: > RAMB0_D
.stack: > INT_RAM
}
在C程序中，將vecTable聲明為外部的無(wú)符號(hào)指針：
extern unsigned int *vecTable;
將它裝載到PMST寄存器中。
unsigned int *pmst = (unsigned int *) 0x07;
*pmst |= (unsigned int) vecTable;

4、結(jié)束語(yǔ)

隨著DSP芯片性能價(jià)格比的不斷提高，DSP芯片會(huì)在更多的領(lǐng)域內(nèi)得到更為廣泛的應(yīng)用。利用高級(jí)語(yǔ)言特別是C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的DSP應(yīng)用系統(tǒng)將會(huì)得到不斷推廣，從而可以提高DSP芯片的開(kāi)發(fā)速度。

參考文獻(xiàn)
1 張雄偉，曹鐵勇編著.DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用（第2版）.北京：電子工業(yè)出版社，2001
2 Setting Up TMS320 DSP Interrupts. Texas Instruments Co. ,1995