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TMS320C54x系列DSP中的應用
摘要：詳細分析了TMS320C54x系列DSP的中斷機制，以及在擴展地址模式下中斷控制所具有的一些特點，并給出了DSP／BIOS下中斷的管理。中斷是嵌入式芯片的靈魂，這是因為多數嵌入式系統對實時性都有很高的要求，即對出現事件的響應要極為迅速。中斷與軟件查詢方式相比有著更高的執行效率。在ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘ系列（以下簡稱Ｃ５４ｘ系列）ＤＳＰ中，同樣也提供了很好的中斷機制。
１ Ｃ５４ｘ中的中斷機制
中斷信號實質上是由硬件或者是軟件驅動的信號，它能使ＤＳＰ暫停正在執行的程序并進入中斷服務程序（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，都是通過硬件中斷向ＤＳＰ發出請求的。
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）觸發的，硬件中斷是由外圍器件觸發的。硬件中斷實際上又分為兩類：一類是由ＤＳＰ的片外外設（如Ａ／Ｄ轉換器）觸發的，另外一類是由ＤＳＰ的片內外設（如定時器中斷）觸發的。硬件中斷又有優先級的區分，這是為了處理同一時刻有多個硬件中斷源觸發中斷的情況。硬件中斷的種類和優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，中斷又可分為可屏蔽中斷（Ｃ５４ｘ至多支持１６個）和不可屏蔽中斷。可屏蔽中斷受ＳＴ１寄存器中的ＩＮＴＭ位和ＩＭＲ寄存器中相應位的影響。當ＩＮＴＭ＝０時，ＩＭＲ中某位為１，則開放相應的中斷。其實，在Ｃ５４ｘ中硬件中斷并不一定要由外圍器件觸發，它同樣可以由指令ＩＮＴＲ、ＴＲＡＰ觸發，并且不受ＩＮＴＭ的限制。有一點需要引起注意的是：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ＩＰＴＲ總是被置為０ｘ１ＦＦ，軟件復位時則不會修改當前ＩＰＴＲ的值。Ｃ５４ｘ的中斷處理過程分為三個階段：
①中斷請求。可以用硬件器件或者軟件指令請求中斷。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，而不管中斷是否會被響應。
②中斷響應。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，要滿足下列條件才能響應：
·優先級最高（同時出現多個中斷時）
·ＩＮＴＭ位為０
·ＩＭＲ中相應位為１
ＣＰＵ在取到軟件向量的第一個字后會產生ＩＡＣＫ信號，對可屏蔽中斷而言，ＩＡＣＫ會清除ＩＦＲ中相應位。
③中斷處理。保護特定的寄存器，執行中斷服務程序，完成后恢復寄存器。保護寄存器的原則是執行中斷服務程序后能正確返回并恢復原來運行程序的環境。
ＤＳＰ中提供的中斷是以中斷向量表（ＶＥＣＴ）的形式出現的（見表１）。中斷向量表的長度為１２８個字節，每個中斷分配為４個字節，一共有３２個中斷，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，ＩＰＴＲ總是默認置為０ｘ１ＦＦ，所以中斷向量表地址為０ｘＦＦ８０。每個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中斷向量占用４個字節的緣故。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ＤＳＰ處理能力越來越強，１９２Ｋ的空間已經不能滿足需要。后來的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，有必要進行說明。
擴展模式下程序空間的尋址是通過寄存器ＰＣ和ＸＰＣ一同進行的。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是用戶必須注意的。如果用戶使用的是Ｆａｒ Ｃａｌｌ指令，則ＸＰＣ會自動保存和恢復。但在進行中斷處理的時候，只有１６位的ＰＣ寄存器能夠自動得到保存（這是由于考慮了非擴展模式下中斷的效率問題），所以ＸＰＣ必須由用戶自己來保存，否則在中斷返回的時候往往會跳到不同的頁面（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。
由于必須在長跳轉之前保存ＸＰＣ的值，沒法使用延遲指令（如ＦＢＤ），所以中斷時延會增加兩個周期。
再來考慮另外一種情況：設程序運行在ＸＰＣ＝２的頁面上，如果這個時候有中斷發生并得到了ＣＰＵ的響應，ＤＳＰ會加載ＰＣ：ＰＣ＝(ＩＰＴＲ)＜＜７＋(Ｖｅｃｔｏｒ[ｎ])＜＜２，ＸＰＣ的值不發生變化，于是中斷向量的地址為：０ｘ２００００＋０ｘＰＣ。這就明顯地說明：中斷向量表必須和應用程序在同一６４Ｋ的程序空間頁面內。如果應用程序不是只分布在一個程序空間頁面內，那應該如何處理呢？可分三種類型共四種技巧來應對這樣的情況：（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
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