TMS320C54x系列DSP的中斷機制及使用技巧

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?？善帘沃袛嗍躍T1寄存器中的INTM位和IMR寄存器中相應位的影響。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I(lǐng)NTR、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：

　?、僦袛嗾埱??？梢杂糜布骷蛘哕浖噶钫埱笾袛?。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。

　?、谥袛囗憫?。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。

　?、壑袛嗵幚?。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部分都放在XPC=0的頁(yè)面。當調用擴展空間的程序時(shí)關(guān)閉中斷使能，而當擴展空間程序返回到XPC=0的頁(yè)面時(shí)再開(kāi)中斷。這樣做的好處是不用關(guān)注XPC的值對中斷向量尋址的影響。中斷的時(shí)候也不需要保存XPC的值。調用過(guò)程如圖1所示，Y表示需要關(guān)注XPC的值，N表示不需要關(guān)注XPC的值，數字表示調用順序。