TMS320C32 DSP的中断编程方法及BOOT功能实现_DSP论文
关键词：c语言 boot表 中断向量
tms320c3x系列芯片是美国ti公司推出的第一代浮点dsp芯片，具有丰富的指令集、很高的运算速度、较大的录址空间和较高的性价比，在各领域得到了广泛的应用。tms320c32是tms320系列浮点数字信号处理器的新产品，在tms320c30和tms320c31的基础上进行了简化和改进。在结构上的改进主要包括可变宽度的存储器接口、更快速的指令周期时间、可设置优先级的双通道dma处理器、灵活的引导程序装入方式、可重新定位的中断向量表以及可选的边缘/电平触发中断方式等。对tms320c32的开发可以用汇编语言，也可以用c语言。使用汇编语言的优点在于运行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性，但开发速度较慢，程序的可读性差；而c语言的优势在于编程容易、调试快速、可读性好，可以大大缩短开发周期，但c语言对于其片内的没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语言环境下的中断编程和boot文件（此时tms320c32工作在微机方式下，程序存于片外eprom中）的制作方法同汇编语言相比均有所不同。针对tms320c32的这些特点，笔者结合自己的实际工作经验，提出了一种基于c语言的中断编程方法及boot功能实现，并且在实时数据采集和信号处理系统中得到了实际应用。
1 tms320c32的中断及中断（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断-陷阱向量表，但对于tms320c32来说，中断向量表是可以根据用户自己的需要重新定位的。其中，中断-陷阱向量表的表首指针为ittp（the interrupt-trap table pointer），由中断标志寄存器if的31～16位组成。该指针左移8位（零位移入）即构成中断-陷阱向量表的表首基地址ea（ittp），如图1所示。
因此，中断或者陷际的向量地址就由表首基地址ea（ittp）+表首偏移量组成。举个例子说，如果ittp的值为8801h，那么ea（ittp）=880100h，于是串行口的中断向量就位于地址为880105h的存储空间中。需要说明的是该空间存储的是中断或者陷阱的服务程序的入口地址，而不是象8031系列单片机那样存储的是中断服务程序的第一条语句。所以，当中断发生时，cpu就根据ea（ittp）的值去寻找相应的中断向量，然后跳转到相应的中断（陷阱）的服务子程序，直到程序结束。需要特别注意的是，因为对于tms320c32来说，共有24条地址线，寻址空间为16m，而ittp就占了16位，因而中断表首偏移量只能为8位，于是整个中断向量表的长度不会超过256个字。
2 tms320c32的c语言开发
tms320c32的开发由一整套的硬件和软件开发工具支持，包括c编程器、汇编器和链接器等。开发过程中，首先借助文本编辑器编写出自己的c语言源程序，然后通过c编程器将c语言源程序自动翻译成dsp汇编源程序。得到汇编语言的源程序后，就可以通过汇编命令生成coff目标文件（*.obj文件），随后可以用文档管理器把一个或者多个obj文件组合成一个目标文件库，或者直接在链接命令中使用obj文件。链接完毕后，就生成了可执行的coff（*.out）文件，此时可以通过jtag接口借助硬件开发工具把程序下载到用户自己的目标系统中去，然后借助软件开发和调试工具调试自己的程序。等到程序完全达到要求后，可以借助于ti公司提供的16进制变换程序把可执行的coff文件（*.out文件）转换成其它文件格式，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，以便于把程序写入eprom，因为大多数的eprom编程器都不接受coff文件格式。c编译器对c语言程序编译后生成六个可以重新定位的代码和数据块，这些块可以用不同的方式分配至存储器以符合不同系统配置的要求。这六个块可以分为两种类型：已初始化块和未初始化块。已初始化主要包括数据表和可执行代码。c编译器共创建三个已初始化块：.text块（包括可执行代码和字符串）、.cinit块（包含初始化变量和常数表）和.const块（字符串和.swith表）。未初始化块用于保留存储器空间，程序运行时利用这些空间创建和存储变量。c编译器创建三个未初始化块：.bss块（用于保留全局和静态变量空间）和.stack块（为系统堆栈分配存储器）和.system块（为动态存储器函数分配存储空间）。
由于硬件复位后所有的中断是无效的，因此如果系统中需要使用中断功能，就必须对相应的中断做相应的处理。由于没有专门的c语句对中断进行使能或者屏蔽，因此必须嵌入asm语句。而c中断程序采用一个特殊的函数名，其格式为c_intnn，其中nn代表00～99之间的两位数；函数名c_int01～c_int99是用户可以使用的，而c_int00是个特殊函数，是c程序的入口点，是为系统复位中断保留的，其功能是用于系统初始化和调用main函数。这个函数包含在运行支持库中，必须与其它的c目标模块相链接。在链接时，使用-cr选项，并包含rts30.lib，则c_int00就自动接入。链路c程序时，链接器将可执行模块的入口点设置为c_int00。
3 程序设计实例
本程序采取定时器中断方式对0x810050口取返，控制外部驱动的led管闪烁，同时运行ad采样子程序，进行数据采集。由于篇幅所限，采样子程序不加详述，用户可以根据需要自行编写。具体程序如下：
/*led ioport address 810050h,810040h-81005fh.*/
#define vec_addr (volatile int)0x880100;
/*定义中断向量表表首*/
void c_int09()； /*声明中断处理函数*/
volatile int *io_in =（volatile int *）0x810050; /*定义led接口地址指针*/
volatile int *io_add = （volatile int *）0x808000; /*定义c32控制寄存器表表首*/
volatile int *intvec =(volatile int *)0x880100; /*中断向量表表首指针*/
main（）
{
asm("ldi 8801h,r0"); /*8801h送r0*/
asm("lsh 16,r0"); /*左移16位，变成88010000h*/
asm("ldi r0,if"); /*88010000h送if，定位中断向量表，并清除所有中断标志*/
io_add[0x28] = 0x3ffff; /*给定时器0周期寄存器赋值*/
io_add[0x20] = 0x301; /*设置定时器的控制寄存器*/
intvec[9]=(volatile int)c_int09; /*设置定时器中断向量*/
asm("or 300h,ie"); /*使能定时器中断*/
*io_in = 0x00； /*led控制口赋初值，led亮*/
io_add[0x20] = 0x3c1; /*启动定时器*/
asm("or 2000h,st"); /*全局中断使能*/
for(;;); /*等待中断*/
}
void c_int09()
{ *io_in = ～(*io_in); /*取反，led闪烁*/
ad_convert(); /*用户的采样子程序*/
}
在使用asm嵌入语句时，要注意引导后应有空格或者一定的缩进量，否则编译器会把指令当成标号，出现编译错误；同时编译控制项要用-v32，而不要用-v30，否则链接器会把文件按照tms320c3x的其它型号而不是tms320c32来链接，这样生成的boot文件就不能在tms320c32下运行了。
4 boot功能实现
在程序调试完毕后就可把最终的coff可执行文件制作成可写入eprom的16进制boot文件。这可用文件转换程序hex30来实现，本文采用一步转换法，命令行为“hex30 mych.cmd"，然后转换程序本身就可以根据各选项生成用户自己需要的文件。在笔者设计的系统中，采用8k×8eeprom、并行引导方式，从1000h开始引导，所以strb0作为boot选通信号，引脚int）应为低。mych.cmd文件清单如下：
/*************************************************
/*mych.cmd文件清单*/
/************************************************/
myc.out /*输入文件名*/
-a /*输出文件为ascii格式*/
-memwidth 8 /*系统存储器宽度*/
-image /*输出文件去掉地址映象*/
-zero /*未用处填充为0*/
-e 0x881029 /*引导成功后程序执行的起始地址*/
-bootorg 1000h /*从1000h开始引导*/
-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} /*输出文件名*/
}
sections
{ .text:boot
.data:boot
.cinit: boot
.const:boot /*各文件块位于boot区*/
}
需要特别说明的有两点。其一是memwidth和romwidth的选择，这将直接影响输出文件的个数。如果romwidth=8，而menmwidth=16，那么输出文件就应该有两个，电路设计中就应该采用两片eprom来实现。如果二者是相等的，那么输出文件数就只有个，也就是说文件数=memwidth/romwidth。其二就是-e选项后的地址选择。该地址是系统引导成功后程序开始执行的地址入口，可以从链接后生成的myc.map文件中得到。在本设计中，myc.map部分清单如下（其中_cint00所对应的地址881029即为所需要的入口地址）：
********************************************************
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
……
通过采用c语言对dsp进行开发，使程序可读性更好，结构更加合理，而且大大缩短了开发周期；同时针对c语言的一些弱点，采用嵌入少量汇编语言的方法完成对中断的控制，保证了程序的高效性；由于采用一些转换的方法，完成了在c环境下的boot功能。本实例完全能够独立运行，并且在数据采集系统上得到了应用，收到了良好的效果。