一种TMS320 DSP中断向量表设置和实现

　　摘要：  随着DSP芯片应用的不断深入，用C语言开发DSP芯片，不仅可以使DSP芯片的开发速度大大提高，也使得程序的修改和移植变得十分方便。C语言设置TMS320系列DSP中断向量表是语言开发DSP的一个具体应用。

　　1、引言

　　数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

　　DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是值得称道的两大特色。 　　DSP微处理器（芯片）一般具有如下主要特点：

　　（1）在一个指令周期内可完成乘法和加法；

　　（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；

　　（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；

　　（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；

　　（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；

　　（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；

　　（7）可以并行执行多个操作；

　　（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

　　当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器（芯片）的其他通用功能相对较弱些。

　　DSP中断的设置主要包括中断服务程序的编写，中断向量表的设置，中断寄存器的初始化等内容。本文以TI公司TMS320系列DSP为例，说明用C语言设置中断向量表的方法。并给出实例进行说明。

　　2、中断向量表的定位

　　中断服务程序的地址（中断向量）要装载到存储器的合适区域。一般这些向量都定位在0x0开始的程序存储器中。但有些处理器要求或者可以在其他的存储区域安装中断向量。

　　对于微处理器模式下的TMS320C25、TMS320C26、TMS320C28、TMS320C30、TMS320C31，中断向量定位于0x0开始的地址。对于微计算机/程序引导模式下的TMS320C31的中断向量定位于0x809fc1，TMS320C26的中断向量定位于0xffa0。中断向量表的定位是与PMST寄存器的IPTR位有关，有效的中断向量表的基地址是0x0，0x800，0x1000，0x1800，0x2000，…0xf800。

　　TMS320C4X的复位向量定位在四个地址之一，这四个地址由外部引脚RESETLOC0和RESETLOC1决定。TMS320C4X的中断向量可存在于任何512字范围的存储器中，中断向量表的地址由中断向量表指针（IVTP）寄存器决定。自陷向量表的地址由自陷向量表指针（TVTP）寄存器决定。有效的中断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。

　　有两种方法可以初始化中断向量表，下面讲解这两种方法：

　　方法一：利用已命名的ASM段

　　生成向量表的直接方法就是用汇编指令。sect来生成一个表。这个表包含中断向量的地址和跳转指令。

　　表1

　　处理器      向量表基地址      说明

　　TMS320C2X      0x0      不包括微计算机/程序引导模式下的TMS320C26

　　TMS320C26      0xffa0      微计算机/程序引导模式

　　TMS320C30      0x0

　　TMS320C31      0x0      微处理器模式

　　TMS320C31      0x809fc1      微计算机/程序引导模式

　　TMS320C4X      复位      0x0,0x7fffffff,0x80000000,0xfffffff      外部引脚RESETLOC0和RESETLOC1决定

　　中断向量      任意512字范围      IVTP寄存器决定

　　自陷向量      任意512字范围      TVTP寄存器决定

　　TMS320C5X      复位      0x0

　　中断向量      任意2K字数据页      PMST寄存器的IPTR位决定

　　在微计算机/程序引导模式下TMS320C2X、TMS320C5X和TMS320C31 从中断向量的位置处执行代码，因而要用跳转指令来代替中断向量，如TMS320C31用24位指令BR来实现：

　　INT1：   BR   _c_int01

　　在微处理器模式下TMS320C30、TMS320C31和TMS320C4X，中断向量是下一条存取指令的地址，因而中断服务程序的地址用汇编指令。word存储在中断向量处。例如，TMS320C4X中断1 可用汇编语言定义如下：

　　INT1：  .word   _c_int01

　　因为中断服务的标识符在汇编语言模块外部被声明，所以标识符必须用。ref或。global来声明。下面的例子是一个汇编语言模块（vecs.asm）定义了一个包含TMS320C5X跳转指令的段。

　　.ref    _c_int0,  _c_int1      ；在外部定义中断向量

　　.sect  “vectors”             ；声明一个一命名的段

　　RS： b         _c_int0        ；转至复位向量

　　I1： b         _c_int1        ；转至中断向量1

　　处理保留和未使用的区域

　　有时中断向量表中包含保留的地址，例如微计算机/程序引导模式下的TMS320C26或者TMS320C4X和TMS320C5X的复位和中断向量不连续的情形。TMS320C31也会发生这种情形，系统中并不是所有的中断都能被用到。为了处理向量映象中的保留地址，就要使用汇编指令。space保留的是位，对于浮点设备。space保留的字。例如，微计算机/程序引导模式下TMS320C26，假设所有中断都是可用的

　　.sect   “vectors”  ；为复位和中断向量定义已命名的段

　　.space  2*16        ；保留的空间

　　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

　　但是，如果定时器和自陷中断向量被使用时，可用。space指令对向量表进行如下的定义：

　　.sect   “vectors”    ；为复位和中断向量定义已命名的段

　　.space   2*4*16      ；保留的和3个未使用的向量

　　b      _c_int4        ；TINT

　　.space   2*2*16      ；2个未使用的向量

　　b       _c_int7        ；TRAP

　　注意在中断和自陷向量表中未使用的部分可用来存储数据。但为了保证中断处理的正确，一定要确保中断和自陷向量不被破坏。

　　链接到存储器映象

　　已命名段产生后，TMS320链接器就会把向量表链接到存储器的合适位置，共分三步进行：

　　1.链接汇编语言模块；

　　2.根据中断向量表的定位定义链接器的MEMORY段；

　　3.在链接器的SECTIONS命令中，定位这些已命名的段。

　　下面是TMS320C5X的命令文件，将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：安装一个运行时的向量

　　这种方法在开发和调试时很有用的，这种方法是用C语句在装载中断服务程序地址时建立一个运行时的向量。该方法适用于微处理器模式下的TMS320C30和TMS320C31，以及TMS320C4X，因为它们只用地址，而不用跳转指令作为中断向量。其重点就是将中断服务程序的地址放到合适的存储器空间，例如，TMS320C30地址0x1对应于外部中断0（INT0），在该地址安装中断服务程序c_int01。使用如下语句“

　　*（（void （**） （） ）0x1） = c_int01;

　　这里，0x1被转换成指向函数的指针，因为它包含函数c_int01的地址。

　　3、向量表指针

　　TMS320C4X和TMS320C5X都可以不将中断向量表放在0x0开始的位置。这两个系列的DSP都是由寄存器来确定中断向量的位置。TMS320C4X的复位向量地址是由处理器的引脚确定的四个地址中的一个。中断能够被正确的处理，首先必须在接收到中断之前对中断向量表进行初始化。下面几个例子是用来说明初始化与中断有关的寄存器的方法。

　　例1：在C中嵌入汇编语句

　　C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。

　　C是结构式语言。结构式语言的显着特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。

　　这个例子，利用在C语言中嵌入汇编语句来设置TMS320C4X的中断向量，其起始地址为0x0，方法是通过将IVTP寄存器的值设置为0x0。

　　asm（“      PUSH      R0”）；

　　asm（“      LDI      0h, R0”）；

　　asm（“      LDPE   R0, IVTP”）；

　　asm（“      POP            R0”）；

　　例2：利用TMS320C4X的PRTS

　　这个例子，利用TMS320C4X的并行运行

　　支持库来设置中断向量表，起始地址为0x02ff800，利用PRTS库函数set_ivtp（）设置IVTP寄存器的值使向量表定位于RAM0存储器的开始地址。当使用PRTS时，不需要用户命名中断向量段，而是在运行时使用PRTS函数install_int_vector（）将向量定位在预先定义的段。vector中。首先要把PRTS库链接到程序，并在命令文件中预先定义。vector段，把。vector段定位在ROM0存储器的开始地址。命令文件如下所示：

　　-l prts40.lib

　　MEMORY

　　{

　　RAM0:org = 0x2ff800 ,  len = 0x400

　　}

　　SECTIONS

　　{

　　“。vector”：  {} > RAM0

　　}

　　主程序中必须包含头文件intpt40.h。函数set_ivtp（）使用预定义的参量DEFAULT才能被调要，这样设置IVTP寄存器可使。vector段按命令文件中定义定位。中断向量可使用函数install_int_vector（）来安装，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：链接时指定TMS320C4X或TMS320C5X的符号

　　当TMS320C5X的编辑器中没有PRTS库而不能设置向量表指针时，还有一个方便的方法可以达到同样的目的。那就是使用在链接时指定符号的方法。

　　这种方法的主要思想是利用包含复位和中断向量的汇编语言段（。sect）以及用链接器映射中断向量在内存中的分布。C程序可以获得这个地址并把它装载到中断向量表指针（TMS320C4X的IVTP寄存器或者TMS320C5X的PMST寄存器）。

　　本例为TMS320C5X芯片，中断向量定位于汇编语言模块中，标号IVECS指向中断向量表的基地址，下面说明如何获取中断向量地址。

　　.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

　　在链接器中，用链接器指定的标号初始化链接器定义的变量。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，将vecTable声明为外部的无符号指针：

　　extern unsigned int *vecTable;

　　将它装载到PMST寄存器中。

　　unsigned int *pmst = （unsigned int *） 0x07;

　　*pmst |= （unsigned int） vecTable;

　　4、结束语

　　随着DSP芯片性能价格比的不断提高，DSP芯片会在更多的领域内得到更为广泛的应用。利用语言特别是C语言开发的DSP应用系统将会得到不断推广，从而可以提高DSP芯片的开发速度。