摘? 要: 采用C語言對DSP編程具有很多優點。針對TMS320C32芯片的特點,提出了一種基于C語言的中斷編程" title="中斷編程">中斷編程方法,同時介紹了具體的BOOT功能實現方案,給出了相應的源程序和結論。?
關鍵詞: C語言? BOOT表? 中斷向量?
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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、較大的尋址空間和較高的性價比,在各領域得到了廣泛的應用。TMS320C32是TMS320系列浮點數字信號處理器的新產品,在TMS320C30和TMS320C31的基礎上進行了簡化和改進。在結構上的改進主要包括可變寬度的存儲器接口、更快速的指令周期時間、可設置優先級的雙通道DMA處理器、靈活的引導程序裝入方式、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/電平觸發中斷方式等。對TMS320C32的開發可以用匯編語言" title="匯編語言">匯編語言,也可以用C語言。使用匯編語言的優點在于運行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性,但開發速度較慢,程序的可讀性差;而C語言的優勢在于編程容易、調試快速、可讀性好,可以大大縮短開發周期" title="開發周期">開發周期,但C語言對于其片內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,筆者結合自己的實際工作經驗,提出了一種基于C語言的中斷編程方法及BOOT功能實現,并且在實時數據采集和信號處理系統中得到了實際應用。?
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),由中斷標志寄存器IF的31～16位組成。該指針左移8位(零位移入)即構成了中斷-陷阱向量表的表首基地址EA(ITTP)，如圖1所示。?
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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程序的第一條語句。所以,當中斷發生時,CPU就根據EA(ITTP)的值去尋找相應的中斷向量,然后跳轉到相應的中斷(陷阱)的服務子程序" title="子程序">子程序,直到程序結束。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?
TMS320C32的開發由一整套的硬件和軟件開發工具支持,包括C編譯器、匯編器和鏈接器等。開發過程中,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編譯器將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,就生成了可執行的COFF(*.out)文件,此時可以通過JTAG接口借助硬件開發工具把程序下載到用戶自己的目標系統中去,然后借助軟件開發和調試工具調試自己的程序。等到程序完全達到要求后,可以借助于TI公司提供的16進制變換程序把可執行的COFF文件(*.OUT文件)轉換成其它文件格式,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,以便于把程序寫入EPROM,因為大多數的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據塊,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。已初始化塊主要包括數據表和可執行代碼。C編譯器共創建三個已初始化塊:.text塊(包括可執行代碼和字符串)、?
.cinit塊(包含初始化變量和常數表)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建和存儲變量。C編譯器創建三個未初始化塊:.bss塊(用于保留全局和靜態變量空間)和.stack塊(為系統堆棧分配存儲器)和.sysmem塊(為動態存儲器函數分配存儲空間)。?
由于硬件復位后所有的中斷是無效的,因此如果系統中需要使用中斷功能,就必須對相應的中斷做相應的處理。由于沒有專門的C語句對中斷進行使能或者屏蔽,因此必須嵌入ASM語句。而C中斷程序采用一個特殊的函數名,其格式為c_intnn,其中nn代表00～99之間的兩位數;函數名c_int01～c_int99是用戶可以使用的,而c_int00是個特殊函數,是C程序的入口點,是為系統復位中斷保留的,其功能是用于系統初始化和調用main函數。這個函數包含在運行支持庫中,必須與其它的C目標模塊相鏈接。在鏈接時,使用-CR選項,并包含RTS30.LIB,則c_int00就自動鏈入。鏈接C程序時,鏈接器將可執行模塊的入口點設置為c_int00。?
3 程序設計實例?
本程序采取定時器中斷方式對0x810050口取反,控制外部驅動的LED管閃爍,同時運行AD采樣子程序,進行數據采集。由于篇幅所限,采樣子程序不加詳述,用戶可以根據需要自行編寫。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*/?
??? 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,并清除所有中斷標志*/?
??? io_add[0x28] = 0x3ffff； /*給定時器0周期寄存器賦值*/?
??? io_add[0x20] = 0x301；? /*設置定時器的控制寄存器*/ ?
??? intvec[9]=(volatile int )c_int09；/*設置定時器中斷向量*/?
??? 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,要注意引號后應有空格或者一定的縮進量,否則編譯器會把指令當成標號,出現編譯錯誤;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?
在程序調試完畢后就可把最終的COFF可執行文件制作成可寫入EPROM的16進制BOOT文件。這可用文件轉換程序HEX30來實現,本文采用一步轉換法,命令行為“HEX30 mych.cmd”,然后轉換程序本身就可以根據各選項生成用戶自己需要的文件。在筆者設計的系統中,采用8K×8EEPROM、并行引導方式,從1000H開始引導,所以strb0作為BOOT選通信號,引腳INT0應為低。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 /*引導成功后程序執行的起始地址*/?
? ? -bootorg 1000h? ?? /*從1000H開始引導*/?
??? -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*/?
}?
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。如果romwidth=8,而menmwidth=16，那么輸出文件就應該有兩個,電路設計中就應該采用兩片EPROM來實現。如果二者是相等的,那么輸出文件數就只有一個,也就是說文件數=memwidth/romwidth。其二就是-E選項后的地址選擇。該地址是系統引導成功后程序開始執行的地址入口,可以從鏈接后生成的myc.map文件中得到。在本設計中,myc.map 部分清單如下(其中_cint00所對應的地址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?
……?
通過采用C語言對DSP進行開發,使程序可讀性更好,結構更加合理,而且大大縮短了開發周期;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;由于采用一步轉換的方法,完成了在C環境下的BOOT功能。本實例完全能夠獨立運行,并且在數據采集系統上得到了應用,收到了良好的效果。?
參考文獻?
1 TMS320C3X Users’s Gudie.Texas Instruments，July 1997?
2 TMS320C3X Assembly Language Tools Users’s Guide.Texas Instruments，March 1997