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TMS320C32 DSP的中斷編程方法及BOOT功能實現(xiàn)
摘要：采用C語言對DSP編程具有很多優(yōu)點。針對TMS320C32芯片的特點，提出了一種基于C語言的中斷編程方法，同時介紹了具體的BOOT功能實現(xiàn)方案，給出了相應(yīng)的源程序和結(jié)論。關(guān)鍵詞：C語言 BOOT表 中斷向量
TMS320C3X系列芯片是美國TI公司推出的第一代浮點DSP芯片，具有豐富的指令集、很高的運算速度、較大的錄址空間和較高的性價比，在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320C32是TMS320系列浮點數(shù)字信號處理器的新產(chǎn)品，在TMS320C30和TMS320C31的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡化和改進(jìn)。在結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)主要包括可變寬度的存儲器接口、更快速的指令周期時間、可設(shè)置優(yōu)先級的雙通道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TMS320C32的開發(fā)可以用匯編語言，也可以用C語言。使用匯編語言的優(yōu)點在于運行速度快、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語言的優(yōu)勢在于編程容易、調(diào)試快速、可讀性好，可以大大縮短開發(fā)周期，但C語言對于其片內(nèi)的沒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語言環(huán)境下的中斷編程和BOOT文件（此時TMS320C32工作在微機方式下，程序存于片外EPROM中）的制作方法同匯編語言相比均有所不同。針對TMS320C32的這些特點，筆者結(jié)合自己的實際工作經(jīng)驗，提出了一種基于C語言的中斷編程方法及BOOT功能實現(xiàn)，并且在實時數(shù)據(jù)采集和信號處理系統(tǒng)中得到了實際應(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，但對于TMS320C32來說，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。舉個例子說，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的存儲空間中。需要說明的是該空間存儲的是中斷或者陷阱的服務(wù)程序的入口地址，而不是象8031系列單片機那樣存儲的是中斷服務(wù)程序的第一條語句。所以，當(dāng)中斷發(fā)生時，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，因為對于TMS320C32來說，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，于是整個中斷向量表的長度不會超過256個字。
2 TMS320C32的C語言開發(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)過程中，首先借助文本編輯器編寫出自己的C語言源程序，然后通過C編程器將C語言源程序自動翻譯成DSP匯編源程序。得到匯編語言的源程序后，就可以通過匯編命令生成COFF目標(biāo)文件（*.OBJ文件），隨后可以用文檔管理器把一個或者多個OBJ文件組合成一個目標(biāo)文件庫，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，此時可以通過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，因為大多數(shù)的EPROM編程器都不接受COFF文件格式。C編譯器對C語言程序編譯后生成六個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器以符合不同系統(tǒng)配置的要求。這六個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器空間，程序運行時利用這些空間創(chuàng)建和存儲變量。C編譯器創(chuàng)建三個未初始化塊：.bss塊（用于保留全局和靜態(tài)變量空間）和.stack塊（為系統(tǒng)堆棧分配存儲器）和.system塊（為動態(tài)存儲器函數(shù)分配存儲空間）。
由于硬件復(fù)位后所有的中斷是無效的，因此如果系統(tǒng)中需要使用中斷功能，就必須對相應(yīng)的中斷做相應(yīng)的處理。由于沒有專門的C語句對中斷進(jìn)行使能或者屏蔽，因此必須嵌入ASM語句。而C中斷程序采用一個特殊的函數(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是個特殊函數(shù)，是C程序的入口點，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)。這個函數(shù)包含在運行支持庫中，必須與其它的C目標(biāo)模塊相鏈接。在鏈接時，使用-CR選項，并包含RTS30.LIB，則c_int00就自動接入。鏈路C程序時，鏈接器將可執(zhí)行模塊的入口點設(shè)置為c_int00。
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3 程序設(shè)計實例
本程序采取定時器中斷方式對0x8100
50口取返，控制外部驅(qū)動的LED管閃爍，同時運行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; /*給定時器0周期寄存器賦值*/
io_add[0x20] = 0x301; /*設(shè)置定時器的控制寄存器*/
intvec[9]=(volatile int)c_int09; /*設(shè)置定時器中斷向量*/
asm("or 300h,ie"); /*使能定時器中斷*/
*io_in = 0x00； /*LED控制口賦初值，LED亮*/
io_add[0x20] = 0x3c1; /*啟動定時器*/
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嵌入語句時，要注意引導(dǎo)后應(yīng)有空格或者一定的縮進(jìn)量，否則編譯器會把指令當(dāng)成標(biāo)號，出現(xiàn)編譯錯誤；同時編譯控制項要用-V32，而不要用-V30，否則鏈接器會把文件按照TMS320C3X的其它型號而不是TMS320C32來鏈接，這樣生成的BOOT文件就不能在TMS320C32下運行了。
4 BOOT功能實現(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來實現(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)各選項生成用戶自己需要的文件。在筆者設(shè)計的系統(tǒng)中，采用8K×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，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×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)*/
}
需要特別說明的有兩點。其一是memwidth和romwidth的選擇，這將直接影響輸出文件的個數(shù)。如果romwidth=8，而menmwidth=16，那么輸出文件就應(yīng)該有兩個，電路設(shè)計中就應(yīng)該采用兩片EPROM來實現(xiàn)。如果二者是相等的，那么輸出文件數(shù)就只有個，也就是說文件數(shù)=memwidth/romwidth。其二就是-E選項后的地址選擇。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)計中，myc.map部分清單如下（其中_cint00所對應(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: <myc.OUT>
ENTRY POINT SYMBOL:"_c_int00"address:00881029
MEMORY CONFIGURATION
……
通過采用C語言對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；同時針對C語言的一些弱點，采用嵌入少量匯編語言的方法完成對中斷的控制，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。本實例完全能夠獨立運行，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。
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