摘? 要: 采用C語(yǔ)言對(duì)DSP編程具有很多優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)TMS320C32芯片的特點(diǎn),提出了一種基于C語(yǔ)言的中斷編程" title="中斷編程">中斷編程方法,同時(shí)介紹了具體的BOOT功能實(shí)現(xiàn)方案,給出了相應(yīng)的源程序和結(jié)論。?

　　關(guān)鍵詞: C語(yǔ)言? BOOT表? 中斷向量?

?

　　TMS320C3X系列芯片是美國(guó)TI公司推出的第一代浮點(diǎn)DSP芯片,具有豐富的指令集、很高的運(yùn)算速度、較大的尋址空間和較高的性價(jià)比,在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320C32是TMS320系列浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的新產(chǎn)品,在TMS320C30和TMS320C31的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)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(chǔ)器接口、更快速的指令周期時(shí)間、可設(shè)置優(yōu)先級(jí)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" title="向量表">向量表以及可選的邊緣/電平觸發(fā)中斷方式等。對(duì)TMS320C32的開(kāi)發(fā)可以用匯編語(yǔ)言" title="匯編語(yǔ)言">匯編語(yǔ)言,也可以用C語(yǔ)言。使用匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性,但開(kāi)發(fā)速度較慢,程序的可讀性差;而C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)在于編程容易、調(diào)試快速、可讀性好,可以大大縮短開(kāi)發(fā)周期" title="開(kāi)發(fā)周期">開(kāi)發(fā)周期,但C語(yǔ)言對(duì)于其片內(nèi)的沒(méi)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(yǔ)言環(huán)境下的中斷編程和BOOT文件(此時(shí)TMS320C32工作在微機(jī)方式下,程序存于片外EPROM中)的制作方法同匯編語(yǔ)言相比均有所不同。針對(duì)TMS320C32的這些特點(diǎn),筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),提出了一種基于C語(yǔ)言的中斷編程方法及BOOT功能實(shí)現(xiàn),并且在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了實(shí)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(duì)于TMS320C32來(lái)說(shuō),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)成了中斷-陷阱向量表的表首基地址EA(ITTP)，如圖1所示。?

?

?

　　因此,中斷或者陷阱的向量地址就由表首基地址EA(ITTP)+表首偏移量組成。舉個(gè)例子說(shuō),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(chǔ)空間中。需要說(shuō)明的是該空間存儲(chǔ)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(jī)那樣存儲(chǔ)的是中斷服務(wù)程序的第一條語(yǔ)句。所以,當(dāng)中斷發(fā)生時(shí),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" title="子程序">子程序,直到程序結(jié)束。需要特別注意的是,因?yàn)閷?duì)于TMS320C32來(lái)說(shuō),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(gè)中斷向量表的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)256個(gè)字。?

2 TMS320C32的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)?

　　TMS320C32的開(kāi)發(fā)由一整套的硬件和軟件開(kāi)發(fā)工具支持,包括C編譯器、匯編器和鏈接器等。開(kāi)發(fā)過(guò)程中,首先借助文本編輯器編寫(xiě)出自己的C語(yǔ)言源程序,然后通過(guò)C編譯器將C語(yǔ)言源程序自動(dòng)翻譯成DSP匯編源程序。得到匯編語(yǔ)言的源程序后,就可以通過(guò)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(gè)或者多個(gè)OBJ文件組合成一個(gè)目標(biāo)文件庫(kù),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(shí)可以通過(guò)JTAG接口借助硬件開(kāi)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(kāi)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?yàn)榇蠖鄶?shù)的EPROM編程器都不接受COFF文件格式。?

　　C編譯器對(duì)C語(yǔ)言程序編譯后生成六個(gè)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(chǔ)器以符合不同系統(tǒng)配置的要求。這六個(gè)塊可以分為兩種類(lèi)型:已初始化塊和未初始化塊。已初始化塊主要包括數(shù)據(jù)表和可執(zhí)行代碼。C編譯器共創(chuàng)建三個(gè)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(chǔ)器空間,程序運(yùn)行時(shí)利用這些空間創(chuàng)建和存儲(chǔ)變量。C編譯器創(chuàng)建三個(gè)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(chǔ)器)和.sysmem塊(為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器函數(shù)分配存儲(chǔ)空間)。?

　　由于硬件復(fù)位后所有的中斷是無(wú)效的,因此如果系統(tǒng)中需要使用中斷功能,就必須對(duì)相應(yīng)的中斷做相應(yīng)的處理。由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的C語(yǔ)句對(duì)中斷進(jìn)行使能或者屏蔽,因此必須嵌入ASM語(yǔ)句。而C中斷程序采用一個(gè)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(gè)特殊函數(shù),是C程序的入口點(diǎn),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(gè)函數(shù)包含在運(yùn)行支持庫(kù)中,必須與其它的C目標(biāo)模塊相鏈接。在鏈接時(shí),使用-CR選項(xiàng),并包含RTS30.LIB,則c_int00就自動(dòng)鏈入。鏈接C程序時(shí),鏈接器將可執(zhí)行模塊的入口點(diǎn)設(shè)置為c_int00。?

3 程序設(shè)計(jì)實(shí)例?

　　本程序采取定時(shí)器中斷方式對(duì)0x810050口取反,控制外部驅(qū)動(dòng)的LED管閃爍,同時(shí)運(yùn)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(xiě)。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(shí)器0周期寄存器賦值*/?

??? io_add[0x20] = 0x301；? /*設(shè)置定時(shí)器的控制寄存器*/ ?

??? intvec[9]=(volatile int )c_int09；/*設(shè)置定時(shí)器中斷向量*/?

??? asm(″ or?? 300h，ie″)；?? ??? /*使能定時(shí)器中斷*/?

??? *io_in = 0x00；??? /*LED控制口賦初值,LED亮*/??? ?

　　io_add[0x20] = 0x3c1； /*啟動(dòng)定時(shí)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(yǔ)句時(shí),要注意引號(hào)后應(yīng)有空格或者一定的縮進(jìn)量,否則編譯器會(huì)把指令當(dāng)成標(biāo)號(hào),出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤;同時(shí)編譯控制項(xiàng)要用-V32,而不要用-V30,否則鏈接器會(huì)把文件按照TMS320C3X的其它型號(hào)而不是TMS320C32來(lái)鏈接,這樣生成的BOOT文件就不能在TMS320C32下運(yùn)行了。?

4 BOOT功能實(shí)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(xiě)入EPROM的16進(jìn)制BOOT文件。這可用文件轉(zhuǎn)換程序HEX30來(lái)實(shí)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(xiàng)生成用戶自己需要的文件。在筆者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,采用8K×8EEPROM、并行引導(dǎo)方式,從1000H開(kāi)始引導(dǎo),所以strb0作為BOOT選通信號(hào),引腳INT0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(chǔ)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(kāi)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(shuō)明的有兩點(diǎn)。其一是memwidth和romwidth的選擇,這將直接影響輸出文件的個(gè)數(shù)。如果romwidth=8,而menmwidth=16，那么輸出文件就應(yīng)該有兩個(gè),電路設(shè)計(jì)中就應(yīng)該采用兩片EPROM來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果二者是相等的,那么輸出文件數(shù)就只有一個(gè),也就是說(shuō)文件數(shù)=memwidth/romwidth。其二就是-E選項(xiàng)后的地址選擇。該地址是系統(tǒng)引導(dǎo)成功后程序開(kāi)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(jì)中,myc.map 部分清單如下(其中_cint00所對(duì)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:?? ?

? ? ENTRY POINT SYMBOL:″_c_int00″address: 00881029?

??? MEMORY CONFIGURATION?

……?

　　通過(guò)采用C語(yǔ)言對(duì)DSP進(jìn)行開(kāi)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(kāi)發(fā)周期;同時(shí)針對(duì)C語(yǔ)言的一些弱點(diǎn),采用嵌入少量匯編語(yǔ)言的方法完成對(duì)中斷的控制,保證了程序的高效性;由于采用一步轉(zhuǎn)換的方法,完成了在C環(huán)境下的BOOT功能。本實(shí)例完全能夠獨(dú)立運(yùn)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。?

參考文獻(xiàn)?

1 TMS320C3X Users’s Gudie.Texas Instruments，July 1997?

2 TMS320C3X Assembly Language Tools Users’s Guide.Texas Instruments，March 1997