摘要：  隨著DSP芯片應(yīng)用的不斷深入，用C語言開發(fā)DSP芯片，不僅可以使DSP芯片的開發(fā)速度大大提高，也使得程序的修改和移植變得十分方便。C語言設(shè)置TMS320系列DSP中斷向量表是語言開發(fā)DSP的一個(gè)具體應(yīng)用。

　　1、引言

　　數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力。

　　DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)。再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是值得稱道的兩大特色。 　　DSP微處理器（芯片）一般具有如下主要特點(diǎn)：

　?。?）在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成乘法和加法；

　?。?）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)；

　?。?）片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問；

　　（4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；

　　（5）快速的中斷處理和硬件I/O支持；

　?。?）具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；

　　（7）可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；

　　（8）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。

　　當(dāng)然，與通用微處理器相比，DSP微處理器（芯片）的其他通用功能相對(duì)較弱些。

　　DSP中斷的設(shè)置主要包括中斷服務(wù)程序的編寫，中斷向量表的設(shè)置，中斷寄存器的初始化等內(nèi)容。本文以TI公司TMS320系列DSP為例，說明用C語言設(shè)置中斷向量表的方法。并給出實(shí)例進(jìn)行說明。

　　2、中斷向量表的定位

　　中斷服務(wù)程序的地址（中斷向量）要裝載到存儲(chǔ)器的合適區(qū)域。一般這些向量都定位在0x0開始的程序存儲(chǔ)器中。但有些處理器要求或者可以在其他的存儲(chǔ)區(qū)域安裝中斷向量。

　　對(duì)于微處理器模式下的TMS320C25、TMS320C26、TMS320C28、TMS320C30、TMS320C31，中斷向量定位于0x0開始的地址。對(duì)于微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的TMS320C31的中斷向量定位于0x809fc1，TMS320C26的中斷向量定位于0xffa0。中斷向量表的定位是與PMST寄存器的IPTR位有關(guān)，有效的中斷向量表的基地址是0x0，0x800，0x1000，0x1800，0x2000，…0xf800。

　　TMS320C4X的復(fù)位向量定位在四個(gè)地址之一，這四個(gè)地址由外部引腳RESETLOC0和RESETLOC1決定。TMS320C4X的中斷向量可存在于任何512字范圍的存儲(chǔ)器中，中斷向量表的地址由中斷向量表指針（IVTP）寄存器決定。自陷向量表的地址由自陷向量表指針（TVTP）寄存器決定。有效的中斷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。

　　有兩種方法可以初始化中斷向量表，下面講解這兩種方法：

　　方法一：利用已命名的ASM段

　　生成向量表的直接方法就是用匯編指令。sect來生成一個(gè)表。這個(gè)表包含中斷向量的地址和跳轉(zhuǎn)指令。

　　表1

　　處理器      向量表基地址      說明

　　TMS320C2X      0x0      不包括微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的TMS320C26

　　TMS320C26      0xffa0      微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式

　　TMS320C30      0x0

　　TMS320C31      0x0      微處理器模式

　　TMS320C31      0x809fc1      微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式

　　TMS320C4X      復(fù)位      0x0,0x7fffffff,0x80000000,0xfffffff      外部引腳RESETLOC0和RESETLOC1決定

　　中斷向量      任意512字范圍      IVTP寄存器決定

　　自陷向量      任意512字范圍      TVTP寄存器決定

　　TMS320C5X      復(fù)位      0x0

　　中斷向量      任意2K字?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)      PMST寄存器的IPTR位決定

　　在微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下TMS320C2X、TMS320C5X和TMS320C31 從中斷向量的位置處執(zhí)行代碼，因而要用跳轉(zhuǎn)指令來代替中斷向量，如TMS320C31用24位指令BR來實(shí)現(xiàn)：

　　INT1：   BR   _c_int01

　　在微處理器模式下TMS320C30、TMS320C31和TMS320C4X，中斷向量是下一條存取指令的地址，因而中斷服務(wù)程序的地址用匯編指令。word存儲(chǔ)在中斷向量處。例如，TMS320C4X中斷1 可用匯編語言定義如下：

　　INT1：  .word   _c_int01

　　因?yàn)橹袛喾?wù)的標(biāo)識(shí)符在匯編語言模塊外部被聲明，所以標(biāo)識(shí)符必須用。ref或。global來聲明。下面的例子是一個(gè)匯編語言模塊（vecs.asm）定義了一個(gè)包含TMS320C5X跳轉(zhuǎn)指令的段。

　　.ref    _c_int0,  _c_int1      ；在外部定義中斷向量

　　.sect  “vectors”             ；聲明一個(gè)一命名的段

　　RS： b         _c_int0        ；轉(zhuǎn)至復(fù)位向量

　　I1： b         _c_int1        ；轉(zhuǎn)至中斷向量1

　　處理保留和未使用的區(qū)域

　　有時(shí)中斷向量表中包含保留的地址，例如微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的TMS320C26或者TMS320C4X和TMS320C5X的復(fù)位和中斷向量不連續(xù)的情形。TMS320C31也會(huì)發(fā)生這種情形，系統(tǒng)中并不是所有的中斷都能被用到。為了處理向量映象中的保留地址，就要使用匯編指令。space保留的是位，對(duì)于浮點(diǎn)設(shè)備。space保留的字。例如，微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下TMS320C26，假設(shè)所有中斷都是可用的

　　.sect   “vectors”  ；為復(fù)位和中斷向量定義已命名的段

　　.space  2*16        ；保留的空間

　　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

　　但是，如果定時(shí)器和自陷中斷向量被使用時(shí)，可用。space指令對(duì)向量表進(jìn)行如下的定義：

　　.sect   “vectors”    ；為復(fù)位和中斷向量定義已命名的段

　　.space   2*4*16      ；保留的和3個(gè)未使用的向量

　　b      _c_int4        ；TINT

　　.space   2*2*16      ；2個(gè)未使用的向量

　　b       _c_int7        ；TRAP

　　注意在中斷和自陷向量表中未使用的部分可用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。但為了保證中斷處理的正確，一定要確保中斷和自陷向量不被破壞。

　　鏈接到存儲(chǔ)器映象

　　已命名段產(chǎn)生后，TMS320鏈接器就會(huì)把向量表鏈接到存儲(chǔ)器的合適位置，共分三步進(jìn)行：

　　1.鏈接匯編語言模塊；

　　2.根據(jù)中斷向量表的定位定義鏈接器的MEMORY段；

　　3.在鏈接器的SECTIONS命令中，定位這些已命名的段。

　　下面是TMS320C5X的命令文件，將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：安裝一個(gè)運(yùn)行時(shí)的向量

　　這種方法在開發(fā)和調(diào)試時(shí)很有用的，這種方法是用C語句在裝載中斷服務(wù)程序地址時(shí)建立一個(gè)運(yùn)行時(shí)的向量。該方法適用于微處理器模式下的TMS320C30和TMS320C31，以及TMS320C4X，因?yàn)樗鼈冎挥玫刂?，而不用跳轉(zhuǎn)指令作為中斷向量。其重點(diǎn)就是將中斷服務(wù)程序的地址放到合適的存儲(chǔ)器空間，例如，TMS320C30地址0x1對(duì)應(yīng)于外部中斷0（INT0），在該地址安裝中斷服務(wù)程序c_int01。使用如下語句“

　　*（（void （**） （） ）0x1） = c_int01;

　　這里，0x1被轉(zhuǎn)換成指向函數(shù)的指針，因?yàn)樗瘮?shù)c_int01的地址。

　　3、向量表指針

　　TMS320C4X和TMS320C5X都可以不將中斷向量表放在0x0開始的位置。這兩個(gè)系列的DSP都是由寄存器來確定中斷向量的位置。TMS320C4X的復(fù)位向量地址是由處理器的引腳確定的四個(gè)地址中的一個(gè)。中斷能夠被正確的處理，首先必須在接收到中斷之前對(duì)中斷向量表進(jìn)行初始化。下面幾個(gè)例子是用來說明初始化與中斷有關(guān)的寄存器的方法。

　　例1：在C中嵌入?yún)R編語句

　　C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它既具有語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

　　C是結(jié)構(gòu)式語言。結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。

　　這個(gè)例子，利用在C語言中嵌入?yún)R編語句來設(shè)置TMS320C4X的中斷向量，其起始地址為0x0，方法是通過將IVTP寄存器的值設(shè)置為0x0。

　　asm（“      PUSH      R0”）；

　　asm（“      LDI      0h, R0”）；

　　asm（“      LDPE   R0, IVTP”）；

　　asm（“      POP            R0”）；

　　例2：利用TMS320C4X的PRTS

　　這個(gè)例子，利用TMS320C4X的并行運(yùn)行

　　支持庫(kù)來設(shè)置中斷向量表，起始地址為0x02ff800，利用PRTS庫(kù)函數(shù)set_ivtp（）設(shè)置IVTP寄存器的值使向量表定位于RAM0存儲(chǔ)器的開始地址。當(dāng)使用PRTS時(shí)，不需要用戶命名中斷向量段，而是在運(yùn)行時(shí)使用PRTS函數(shù)install_int_vector（）將向量定位在預(yù)先定義的段。vector中。首先要把PRTS庫(kù)鏈接到程序，并在命令文件中預(yù)先定義。vector段，把。vector段定位在ROM0存儲(chǔ)器的開始地址。命令文件如下所示：

　　-l prts40.lib

　　MEMORY

　　{

　　RAM0:org = 0x2ff800 ,  len = 0x400

　　}

　　SECTIONS

　　{

　　“。vector”：  {} > RAM0

　　}

　　主程序中必須包含頭文件intpt40.h。函數(shù)set_ivtp（）使用預(yù)定義的參量DEFAULT才能被調(diào)要，這樣設(shè)置IVTP寄存器可使。vector段按命令文件中定義定位。中斷向量可使用函數(shù)install_int_vector（）來安裝，如下所示：

　　#include <intpt40.h>

　　void c_int99（void）

　　{

　　for（ ; ; ）；

　　}

　　void main（void）

　　{

　　set_ivtp（DEFAULT）；

　　install_int_vector（（void *） c_int99,2）；

　　例3：鏈接時(shí)指定TMS320C4X或TMS320C5X的符號(hào)

　　當(dāng)TMS320C5X的編輯器中沒有PRTS庫(kù)而不能設(shè)置向量表指針時(shí)，還有一個(gè)方便的方法可以達(dá)到同樣的目的。那就是使用在鏈接時(shí)指定符號(hào)的方法。

　　這種方法的主要思想是利用包含復(fù)位和中斷向量的匯編語言段（。sect）以及用鏈接器映射中斷向量在內(nèi)存中的分布。C程序可以獲得這個(gè)地址并把它裝載到中斷向量表指針（TMS320C4X的IVTP寄存器或者TMS320C5X的PMST寄存器）。

　　本例為TMS320C5X芯片，中斷向量定位于匯編語言模塊中，標(biāo)號(hào)IVECS指向中斷向量表的基地址，下面說明如何獲取中斷向量地址。

　　.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

　　在鏈接器中，用鏈接器指定的標(biāo)號(hào)初始化鏈接器定義的變量。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，將vecTable聲明為外部的無符號(hào)指針：

　　extern unsigned int *vecTable;

　　將它裝載到PMST寄存器中。

　　unsigned int *pmst = （unsigned int *） 0x07;

　　*pmst |= （unsigned int） vecTable;

　　4、結(jié)束語

　　隨著DSP芯片性能價(jià)格比的不斷提高，DSP芯片會(huì)在更多的領(lǐng)域內(nèi)得到更為廣泛的應(yīng)用。利用語言特別是C語言開發(fā)的DSP應(yīng)用系統(tǒng)將會(huì)得到不斷推廣，從而可以提高DSP芯片的開發(fā)速度。