基于C语言设置TMS320 DSP中断向量表

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    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中断向量表是高级语言开发DSP的一个具体应用。
1、引言
      DSP（数字信号处理器）自二十世纪70年代末80年代初诞生以来，得到了突飞猛进的发展，在信号处理、通讯、雷达等方面应用越来越广泛，而且开发手段和开发设备也越来越多样化。其中C语言在DSP开发应用中起着越来越重要的作用，以C语言编写的DSP应用程序具有可读性、可移植性，易于维护和修改。另外在DSP应用系统中，中断是完成数据传递、实时处理等的重要手段，因而用C语言完成对DSP中断设置是DSP开发的重要内容。
      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。TMS320C5X复位向量定位在0x0，其他中断向量可以定位于任何2K字的程序存储器中，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。另外，TMS320C4X的自陷（trap）中断向量可存放在512字范围的存储器中，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
      生成向量表的最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。注意对于定点设备.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
      注意.space指令为复位向量保留的位置在程序引导方式下不能使用，因为复位会启动程序引导功能。使用.space时vectors段链接到0xfa00，不使用.space指令该段链接到0xfa02。
      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
      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。这种方法要求向量在运行时安装，以防止程序和数据被修改。另外，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
{
RAM0rg = 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
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。利用高级语言特别是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。
参考文献
1 张雄伟，曹铁勇编著.DSP芯片的原理与开发应用（第2版）.北京：电子工业出版社，2001
2 Setting Up TMS320 DSP Interrupts. Texas Instruments Co. ,1995
         
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