DSP芯片的中断系统3-USB迷|专注于互联网分享

2024年2月28日发(作者：毛杏)

TI公司三大系列DSP中断系统操作之异同

通信与信息系统郭林 2

摘要：中断是指使CPU 暂停执行当前程序而转去执行中断子程序(ISR)的过程，是由软件或硬件驱动的信号，它使 DSP 暂停正在执行的程序转而执行中断服务程序。本文主要对TI公司生产的三大系列DSP的中断系统进行简要概述。

关键字：CPU DSP 三大系列中断系统

Abstract：Interrupts are directed suspends the current CPU program and turn to the

interrupt subroutine (ISR) process, is driven by software or hardware signal, it makes the

DSP pauses are running program to the interrupt service routine. In this paper, three series

of TI company DSP interrupt system for a brief overview.

Keywords: CPU DSP Three series Interrupt system构成了CPU中断向量表。每个中断向量对一、引言：

近年来，随着DSP处理器性价比的提应于中断服务子程序ISR入口的22位地址。高，已被广泛应用于各种设备和工具中[1-2]，当多个中断同时发生时，CPU会按照中断优DSP 应用系统的开发成为一个热门的技术先级来处理中断，优先级高的先响应，优先行业，而中断系统的编程实现是DSP应用级低的后响应。

系统设计的重点和难点[3-5]。

（1）可屏蔽中断

二、中断的概述

中断是指使CPU 暂停执行当前程序而转去执行中断子程序(ISR)的过程。中断分为两类：(1)可屏蔽中断(可通过软件禁止)；(2)不可屏蔽中断(不能被软件禁止)。中断是由软件或硬件驱动的信号，它使 DSP 暂停正在执行的程序转而执行中断服务程序。

CPU一般通过以下四个步骤处理中断：

（1）检测到中断请求信号；

（2）允许中断：对于可屏蔽中断来说需要满足一定的条件，对于不可屏蔽中断则立即响应；

（3）保护现场(自动将寄存器STO，T，AI ，AH，PI ，PH，ARO，AR1，DP，ST1，DBGSTAT，PC，IER压栈保存)，读取中断向量并将它赋给程序指针PC。

（4）转入执行中断服务子程序(ISR)。

三大系列DSP芯片的结构不同，实现的功能也不同，所以，三者的中断系统也不同。

C2000CPU的可屏蔽中断包括INT1～INT14、DIOGINT和RTOSINT。其中，INT1～INT14是普通GPIO 中断，DIOGINT和RTOSINT 中断只在实时仿真时使用。可屏蔽中断由控制寄存器来控制。(1)中断标志寄存器(IFR)：每个比特位对应一个可屏蔽中断。IFR位为1表明有中断等待处理。(2)中断使能寄存器(IER)：每个比特位对应一个可屏蔽中断。IER位为1表明相应的中断打开。(3) CPU调试中断使能寄存器(DBGIER)：功能与IER相同，仅用于实时仿真模式。(4) 全局中断使能位INTM：ST1寄存器的第1个比特。当它为0时，全局中断使能开。在实时仿真模式中，INTM被忽略。

（2）不可屏蔽的中断

当C2000检测到不可屏蔽中断时，会立即转入相应的中断服务子程序。不可屏蔽中断包括：(1) 所有软件中断(INTR、TRAP指令)：执行INTR中断指令时，相应的IER位会自动清0，而TRAP指令不对IFR或IER产生影响。(2) 硬件中断NMI：由NMI输入管脚的低电平触发。(3)非法指令中断(Illegal—instructiontrap)：遇到非法的指令操作时触发此中断。(4) 硬件复位中断(RS)：当输入信号RS触发此中断时，CPU寄存器三、三大系列DSP芯片的中断系统

1、TMS320C2000的中断系统

C2000系列DSP中断可由硬件(中断引脚、外部设备、片内外设)或软件(INTR、 IFR指令或TRAP指令)触发。C2000具有包括复位中断向量在内的32个中断向量，它们

被复位到初始值，然后转入执行相应的复位中断子程序。

2、TMS320C5000的中断系统

C5000DSP支持软件中断和硬件中断。软件中断由程序指令(INTR、TRAP、RESET指令)引起。硬件中断包括外部硬件中断和内部硬件中断，分别由外部中断信号和片内外设中断信号引起。外部硬件中断如～，内部硬件中断包括定时器、串行口、主机接口引起的中断。软件中断不分优先级，当同时有多个硬件中断时，硬件中断有优先级，C5000DSP按照中断优先级别的高低对它们进行服务。

C5000 DSP的中断可以分成如下两大类：

第一类是可屏蔽中断。这些都是可以用软件来屏蔽或用软件来使能的硬件和软件中断源。C5000DSP最多可以支持16个用户可屏蔽中断。

第二类是不可屏蔽中断。这些中断是不能够屏蔽的。C5000DSP总是响应这一类中断。C5000 DSP的非屏蔽中断包括所有的软件中断与和两个外部硬件中断，这两个中断可通过硬件控制也可通过软件控制。复位中断对C5000 DSP所有操作方式产生影响，而中断不会对C5000DSP的任何操作模式产生影响。但中断被声明时，禁止所有其它中断。

中断标志寄存器和中断屏蔽寄存器都是存储器映射的CPU寄存器。IFR对各硬件中断进行标志，当一个中断触发时，IFR中的相应的中断标志位置1，直到CPU识别该中断为止。IMR对各硬件中断进行屏蔽或使能，某位为0表示此中断被屏蔽(禁止)，某位为1表示此中断使能(以状态寄存器INTM位为0为前提条件)。

（1）中断响应过程

1)接收中断请求

一个中断由硬件器件或软件指令请求。当产生一个中断请求时，IFR寄存器中相应的中断标志位被置位。不管中断是否被处理器应答，该标志位都会被置位。当相应的中断被响应后，该标志位自动被清除。

2)硬件中断请求

外部硬件中断由外部中断口的信号发出请求，而内部硬件中断由片内外设的信号发出中断请求。

3)软件中断请求

软件中断由如下程序指令发出中断请求：

① INTR 该指令允许执行任何一个中断服务程序。指令操作数(K)表示CPU分支转移到哪个中断向量地址。当应答INTR中断时，ST1寄存器的中断模式位(INTM)被设置为1以禁止可屏蔽中断。

② TRAP 该指令执行的功能与INTR指令一致，但不用设置INTM位。

③RESET 该指令执行一个非屏蔽软件复位，可以在任何时候被使用并将C5000DSP置于已知状态。RESET指令影响ST0和ST1寄存器，但是不会影响PMST寄存器。当应答RESET指令时，INTM位被调协为1以禁止可屏蔽中断。IPTR和外设寄存器的初始化与硬件复位的初始化是不同的。

（2）应答中断

硬件或软件中断发送了一个中断请求后，CPU必须决定是否应答该中断请求。软件中断和非屏蔽硬件中断会立刻被应答，可屏蔽中断仅仅在如下条件满足后才被应答。

1)最高优先级

当超过一个硬件中断同时被请求时，C5000DSP按照中断优先级响应中断。

2) INTM位清0

ST1的中断模式位(INTM)使能或禁止所有可屏蔽中断。

①当INTM=0，所有非屏蔽中断被使能。

②当INTM=1，所有非屏蔽中断被禁止。

当响应一个中断后，INTM位被置1。如果程序使用RETE指令退出中断服务程序(ISR)后，从中断返回后INTM重新使能。使用硬件复位或执行RSBX INTM指令(禁止中断)会将INTM位置1。通过执行BSBX

INTM指令(使能中断)，可以复位INTM位。INTM不会自动修改IMR或IFR。

3) IMR屏蔽位为1

每个可屏蔽中断在IMR中有自己的屏蔽位。为了使能一个中断，可以将屏蔽位置1。INTR指令会强制PC到相应地址，并且获取软件向量。当CPU读取软件向量的第

一个字时，它会产生(中断应答信号)信号，而清除相应的中断标志位。对于被使能的中断，当产生(中断应答信号)信号时，在CLKOUT的上升沿，地址位A6～A2会指明中断号。如果中断向量驻留在片内存储器，并且用户想查看这些地址，C5000DSP必须在地址可见模式下工作(AVIS=1)，以便中断号被译码。如果当C5000DSP处于Hold模式并且HM=0时，则会产生一个中断。当信号有效时，地址不可见。

（3）执行中断服务程序

当应答中断后，CPU会采取如下的操作：

①保存程序计数器(PC)值(返回地址)到数据存储器的堆栈顶部。程序计数器扩展寄存器(XPC)不会压入堆栈的顶部，也就是说，它不会保存在堆栈中。因此，如果ISR位于和中断向量表不同的页面，用户必须在分支转移到ISR之前压入XPC到堆栈中。FRET[E]指令可以从ISR返回。

②将中断向量的地址加载到PC。

③获取位于向量地址的指令(分支转移被延时，并且用户也存储了一个2字指令或两个1字指令，则CPU也会获取这两个字)。

④执行分支转移，转到中断服务程序(ISR)地址(如果分支转移被延时，则在分支转移之前会执行额外的指令)。

⑤执行ISR，直到一个返回指令中止ISR。

⑥将返回地址从堆栈中弹出到PC中。

⑦继续执行主程序。

3、TMS320C6000的中断系统

（1）中断源

C6000支持软件中断和硬件中断。软件中断由指令产生中断请求，硬件中断可以来自外设的一个请求信号，如外部中断。

不同型号的DSP定义中断号所对应的中断功能不同，为了达到统一使用中断号功能，DSP可以使用中断复用寄存器进行重新映射。通过中断复用寄存器映射可以把中断源映射到任何CPU中断。

（2）常用中断寄存器

通过对中断寄存器进行配置，可实现各种中断功能。常用的中断寄存器如下：

IER (中断使能寄存器)

IFR(中断标志寄存器)

ISR(中断设置寄存器)

ICR(中断清除寄存器)

ISTP(中断向量表起始地址寄存器中断向量程序的地址可以通过ISTP寄存器进行重新映射)

MUXH(中断复用寄存器)

MUXL(中断复用寄存器)

通过DSP data sheet可以很容易找到寄存器的绝对地址，但为了减少配置错误和方便移植，在编程时一般采用CSL函数对中断寄存进行配置。

（3）CSL(DSP API函数)函数使用说明

在开发DSP的过程中一定要用好CSL函数，它给DSP的编程带来很多方便。使用CSL函数可以使程序易于理解和维护，同时可以有效避免在编程中的笔误。

IRQ_clear(IRQ_EVT_TINT0);//对IFR寄存器进行操作，定时中断标志位清零。IRQ_enable(IRQ_EVT_TINT0;//对IER寄存器进行操作，使能定时中断。IRQ_map(IRQ_EVT_TINT0,12);//对MUX寄存器进行配置，根据需要把中断号进行重新映射。IRQ_globalEnable()；//对CSR中GIE标志位进行配置，标志位置1；

相应的CSL函数可以在CCS自带的PDF文档《TMS320C6000Chip Support

Library API Reference Guide》中进行查找。

（4）中断响应流程图

图1 中断响应流程图

（5）中断过程描述

1. 上电复位，产生复位中断请求，上电中断无需确认，直接执行。

2. STW B0,*--B15; 进行现场保护

3. MVKL addr,B0; MVKH addr,B0;载入中断向量表，将中断向量表送入程序指针。

4. B B0;跳转至B0中存储的地址，执行中断向量表。

5. 执行_c_int00进行初始化

6. 跳转至main（）执行CSL函数，IO口，定时器等初始化。

7. 执行while循环。

8. 定时时间到，产生定时中断。

9. 重复执行2-4步骤

10. 执行中断服务程序c_int14。

11. 中断返回

12. LDW *B15++,B0 恢复现场。

13. 继续执行while循环。

四、结束语：

现代处理器在降低中断延迟上使用了多种方法，有堆栈、影子寄存器、影子堆栈等。中断控制单元是不可缺少的组成部分。在现代DSP中，不同类型的中断通常要使用不同的处理策略，如内存块移动这样的指令执行时就不必要保存和恢复数据寄存器的操作，不同于其他数据运算的中断。

参考文献：

[1]汪安明，陈明欣，朱明．TMS320C54xx

DSP 实用技术[M]．北京：清华大学出版社，2007．

[2]戴明桢，周建江TMS320C54x DSP 结构、原理及应用(第2版)[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007．

[3]朱继红，于东海，邹采荣．中断在

TMS320C54x 系列DSP中的应用[J]．电子技术应用，2004(2)：74－76．

[4]TMS32c54x DSPreferencesetvolume1：CPUand Peripherals[M]．USA：Texas

Instruments，2001．

[5]邱小凤，范启富．DSP中断控制器的实现[J]．电脑知识与技术，2005(8)： 76－79．