[DSP+ARM] DSP中断设置简明教程

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DSP中断设置简明教程
作者 nealfei日期 2009-9-28 2:58:00
一、 简述
本文介绍TMS320C6000系列中断设置的简明方法。通过示例定时器中断，MCBSP串口接收中断及外部中断这三种中断实现过程，介绍如何实现中断各个寄存器的配置，中断向量表书写以及中断服务函数。最后提供一个简要的示例程序可供大家下载使用。此示例在DSK6416的TI官方实验板上通过测试。由于定时器和串口工作模式较繁，因此对中断无关部分不做介绍。
二、 实现DSP中断需要做哪些通用工作
设置允许哪些非屏蔽中断
设置各个允许的非屏蔽中断的中断来源
设置开启总中断
设计中断向量表
将中断向量表通过cmd文件挂载到指令内存
提供中断处理函数
如果中断向量表首地址挂载的不是0地址，那么需要设置中断向量表地址寄存器
对于不同的中断源，需要做各个自己的工作，比如如果是外部中断，那么需要设置管脚极性，即由高->低产生中断抑或反之。
为了照顾知识较少的读者，下面将从一个新工程出发，引导大家建立一个中断示例程序。
如果您对建立工程很熟悉，可以跳过此步。
三、 建立新工程
1.点击 Project->New,设置Project Name为intexample，Project Type为Executable，Target选择您需要的器件，在此由于本人使用的是DSK6416评估板。因此选择TMS320C64XX。
2.添加标准库rts6400.lib，以便自动产生c_int00等函数。右击当前工程，选择“Add Files to Project”,选择库所在路径，一般为CCS安装自带，可参考本CCS3.1版本的路径地址：\CCStudio_v3.1\C6000\cgtools\lib\rts6400.lib
如果您使用的是其他器件类型，请在lib文件夹内选择其他器件库。
添加源文件，选择File->New->Source File，保存为main.c到工程路径下。
在此文件内书写主函数。
void main(void)
{
while(1);
}
最后通过如2步骤添加此文件到工程。
3.添加寄存器别名定义头文件。在本示例中，对需要用到的寄存器定义别名后，构成global.h文件，内容在后文逐步介绍。在此可以建立一个空文件，并在main.c中包括它。
＃i nclude "global.h"
到此，一个DSP的新工程框架制作完毕。
4.添加cmd链接文件
为了实现链接时内存配置，我们需要提供一个cmd文件，为了方便，可以从官方的示例程序中拷贝一份，再加以修改。
在安装目录下D:\CCStudio_v3.1\tutorial\器件类型\hello1示例下，会找到一个hello1.cmd，
将其拷贝到本工程目录下，并将其改名为link.cmd，最后将其添加到工程中。
由于此文件没有声明stack和heap，会产生警告，如果动态数据较多也容易溢出。因此我们最好在此文件提供stack和heap的大小，其值可根据实际情况调整，修改后，此文件内容类似为：
-stack 0x1000
-heap 0x1000
MEMORY
{
   ISRAM       : origin = 0x0,         len = 0x1000000
}
SECTIONS
{
        .vectors > ISRAM
        .text    > ISRAM
        .bss     > ISRAM
        .cinit   > ISRAM
        .const   > ISRAM
        .far     > ISRAM
        .stack   > ISRAM
        .cio     > ISRAM
        .sysmem  > ISRAM
}
至此，工程建立完毕，可以编译一遍，观察是否正常。
---------------------------  intexample.pjt - Debug  ---------------------------
[main.c] "D:\CCStudio_v3.1\C6000\cgtools\bin\cl6x" -g -fr"D:/intexample/Debug" -d"_DEBUG" -mv6400-@"Debug.lkf" "main.c"
[Linking...] "D:\CCStudio_v3.1\C6000\cgtools\bin\cl6x"-@"Debug.lkf"
<Linking>
Build Complete,
  0 Errors, 0 Warnings, 0 Remarks.
四、 定时器中断设计
首先，我们先实现一个定时器中断，因为它不受外部影响，容易测试。
在global.h文件中，加入控制寄存器和中断寄存器别名定义，另外为了使用定时器1，也应对其别名进行定义：
/*定义控制寄存器*/
extern cregister volatile unsigned int AMR;     /* Address Mode Register      */
extern cregister volatile unsigned int CSR;     /* Control Status Register    */
extern cregister volatile unsigned int IFR;     /* Interrupt Flag Register    */
extern cregister volatile unsigned int ISR;     /* Interrupt Set Register     */
extern cregister volatile unsigned int ICR;     /* Interrupt Clear Register   */
extern cregister volatile unsigned int IER;     /* Interrupt Enable Register  */
extern cregister volatile unsigned int ISTP;    /* Interrupt Service Tbl Ptr  */
extern cregister volatile unsigned int IRP;     /* Interrupt Return Pointer   */
extern cregister volatile unsigned int NRP;     /* Non-maskable Int Return Ptr*/
extern cregister volatile unsigned int IN;      /* General Purpose Input Reg  */
extern cregister volatile unsigned int OUT;     /* General Purpose Output Reg */
/* 定义中断选择寄存器 */
#define MUXH 0x019C0000
#define MUXL 0x019C0004
#define EXTPOL 0x019C0008
/*定义定时器1寄存器*/
#define CTL1 0x01980000     //Timer1 control register
#define PRD1 0x01980004     //Timer1 period register
#define CNT1 0x01980008     //Timer1 counter register
之后，在main函数中对定时器进行初始化，在此我们使用Timer1，参数初始化函数如下：
void Timer1_Init(void)
{
*( volatile unsigned int* )CTL1= 0x00000201;  //计数器功能设置
*( volatile unsigned int* )PRD1= 0x1000;   //计数器周期值
*( volatile unsigned int* )CTL1|= 0x000000C0;  //计数器清零，启动
}
并在主函数中调用它。
随后我们设置中断寄存器参数。
DSP支持1个RESET中断，1个NMI（不可屏蔽中断），12个可屏蔽中断（INT4-15），它们具有优先级顺序，INT4最高，INT15最低。每个中断号都可以设置任何中断来源。在此我们选择中断INT10，即开启中断10，并设置其中断来源为定时器1，即在MUXH或MUXL中指定位上填写中断来源选择码：
中断来源选择码定义如下：（此内容可以通过帮助中搜索INTSEL得到）
INTSEL(Interrupt Selection Number Deion)
00000b DSPINT Host port host to DSP interrupt
00001b TINT0 Timer 0 interrupt
00010b TINT1 Timer 1 interrupt
00011b SD_INT EMIF SDRAM timer interrupt
00100b EXT_INT4 External interrupt 4
00101b EXT_INT5 External interrupt 5
00110b EXT_INT6 External interrupt 6
00111b EXT_INT7 External interrupt 7
01000b EDMA_INT EDMA channel (0-15) interrupt
01001-01011b  Reserved
01100b XINT0 McBSP0 transmit interrupt
01101b RINT0 McBSP0 receive interrupt
01110b XINT1 McBSP1 transmit interrupt
01111b RINT1 McBSP1 receive interrupt
10000-11111b  Reserved
从中得到定时器1的中断选择码为00010。
MUXH和MUXL的寄存器定义如下：（也可以通过帮助得到）

MUXH
位  中断来源
30-26 INTSEL15
25-21 INTSEL14
20-16 INTSEL13
14-10 INTSEL12
9-5  INTSEL11
4-0   INTSEL10
31，15位保留，填0

MUXL
位  中断来源
30-26 INTSEL9
25-21 INTSEL8
20-16 INTSEL7
14-10 INTSEL6
9-5  INTSEL5
4-0  INTSEL4
31，15位保留，填0
因此，我们设置MUXH的第4-0位为定时器1的中断选择码00010，其余位可以任意设置(在此可以填1)。转换为16进制后，设置如下：
*( volatile unsigned int* )MUXH=0x7fff7fe2;
MUXL可以不设置。
开启中断到IE10，使能全局中断：
IER |= 0x00000402;   // IE10=1
CSR |= 0x00000001;   // 全局中断使能
以上就完成了中断参数的配置，中断启动并且可以进入了。下面是中断的处理过程。主要分为设计中断向量表和中断处理函数。
我们可以从DSP CCS的示例中复制一份向量表的雏形。例如\CCStudio_v3.1\tutorial\dsk6416\hello1\vectors.asm
将其拷贝到本工程目录下并加入工程中。
中断向量表包含了16个中断处理单元，每个单元限制必须是8条指令。如果不够8条，可以用nop填充，（但nop 4算1条语句），如果服务程序过多，那么可以制作专门的中断服务程序，此时此表只起到跳转作用，这样CPU就可以正确寻址找到正确的中断服务入口。
首先分析一下此文件。
文件开始定义了一个宏，用于处理未用到的中断。
unused  .macro id
        .global unused:id:
unused:id:
        b unused:id:    ; nested branches to block interrupts
        nop 4
        b unused:id:
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
它的做法是让程序进入死循环，我认为这种做法未必最优，因此我建议使用直接返回的方式。返回到被中断地址，对于可屏蔽中断为b irp，因此将此宏部分替换成，注意一定要凑够8条。
unused  .macro id
        .global unused:id:
unused:id:
        b irp
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
  nop
        .endm
这样，即使我们误开启了此中断，也会顺利返回。当然，如果我们确信的确没有开启，那么其内容是无意义的。
代码的正文部分用了一系列unused n来插入此宏，起到占地的作用。
由于NMI的返回与可屏蔽中断不同，它在向量表中位于RESET之下，即unused 1，我们将其删除，替换为
NMI:    b nrp
  nop
  nop
  nop
  nop
  nop
  nop
  nop
为了实现定时器1中断的处理，我们将unused 10删除，替换为我们自己的中断跳转程序，如下：
INT10:
  stw b0,*--b15
  mvkl _xint0_isr,b0
  mvkh _xint0_isr,b0
  b b0
  ldw *b15++,b0
  nop 3
  nop
  nop
另外，需要和语句：
        .ref _c_int00           ; C entry point
类似，添加处理程序的引用
  .ref _xint0_isr   ; timer 1 interrupt handler
由于中断向量表的位置需要特定指明，且应对齐到400H，在此文件中，已经定义了段名：
        .sect ".vectors"
因此我们需要将此.vector代码段挂载到专门的一段指定内存区域。
修改link.cmd 链接文件，加入INT区域，起点为0地址。其大小为400H，将原先的ISRAM起始点修改。并将SECTIONS中的.vector指向自己定义的内存区域。
MEMORY
{
   INT         : origin = 0x00000000,  len = 0x0000400
   ISRAM      : origin = 0x00000400,  len = 0x1000000
}
SECTIONS
{
        .vectors > INT
…
}
中断向量表设置、安装完毕。
最后，设计中断服务函数，在main.c中添加：
interrupt void xint0_isr(void)
{
}
注意，一定要标识interrupt关键字，用于产生中断返回语句b irp，同时，此函数的入口参数和出口参数应为void。如果需要更新变量，可以通过全局变量的方式。
另外，C语言函数名称与汇编相差一个“_”，请在设计中断向量表时注意添加。
经过上述步骤，整个定时器中断的制作过程就完成了。此时可以在interrupt void xint0_isr(void)上添加一个断点，运行后应该停在此处。如果进入失败，可以先在vector.asm的INT10:stw b0,*--b15一句上设置断点，如果没有进入此处，证明中断没有进来，可以检查是否在参数设置上出现了问题。
五、 外部中断设计
DSP6000系列提供了INT4-7四个中断输入管脚，因此可以通过此四个管脚的输入电平变化实现外部中断。对于电平变化的极性，分为高到低，低到高两种，因此，DSP采用寄存器EXTPOL来设置。EXTPOL只有低4位有效，分别代表INT4-7，对于每个位有：
0：低->高产生中断
1：高->低产生中断
因此设置它即可完成极性变化。
下面，以设置外部端口INT7中断，并将其挂载到12号中断为例，简述实现过程：
将12号中断设置为外部中断7，即MUXH（4:0）=00111,此时MUXH设置为：
*( volatile unsigned int* )MUXH=0x7fff7ce2;//0111 1100 1110 0010
将IER的第12位开启。
  IER |= 0x00001402;   // IE10=1 IE12=1
对vectors.asm的unused 12替换为：
INT12:
  stw b0,*--b15
  mvkl _extint7_isr,b0
  mvkh _extint7_isr,b0
  b b0
  ldw *b15++,b0
  nop 3
  nop
  nop
并添加引用
.ref _extint7_isr
在main.c中加入服务函数：
interrupt void extint7_isr(void)
{
}
在硬件上，对INT7/GPIO7管脚产生一个低->高的信号，则可以触发出中断。
若改变此极性，可以设置EXTPOL第四位为1：
  *( volatile unsigned int* )EXTPOL|= 0x00000008;
此时，一个高->低的信号可以产生中断。
需要注意的是，如果你对GPIO进行过初始化，一定要保证GPEN的中断引脚相应位为1。如全部使能：
   *(volatile unsigned int* )GPEN = 0x000000F0;
六、 MCBSP串口接收中断设计
在实际应用过程中，经常需要通过中断接收串口数据。在此假设添加MCBSP0接收中断到11号。
首先，将MCBSP0别名添加到global.h文件。
设置MCBSP0参数并启用，其初始化函数为：
void MCBSP0_Init(void)
{
*( volatile unsigned int* )McBSP0_SPCR  = 0x00000000;
*( volatile unsigned int* )McBSP0_SRGR  = 0x200000FF;
*( volatile unsigned int* )McBSP0_PCR = 0x00000800;
*( volatile unsigned int* )McBSP0_XCR = 0x000100A0;
*( volatile unsigned int* )McBSP0_RCR = 0x000100A0;
*( volatile unsigned int* )McBSP0_MCR  = 0x00000000;
*( volatile unsigned int* )McBSP0_SPCR  |= 0x00C10001;
}
并在main函数中调用。
开启中断11：
IER |= 0x00001C02;   // IE10=1 IE11=1 IE12=1
并将MUXH（9:5）=01101，综合以上三个中断，此时MUXH为：
*( volatile unsigned int* )MUXH=0x7fff1da2;//0001 1101 1010 0010
当然，如果只考虑现在的中断，MUXH可以设置为：
*( volatile unsigned int* )MUXH=0x7fff7dbf;//0111 1101 1011 1111
制作中断服务程序，将数据取出：
interrupt void rint0_isr(void)
{
int DotRev;
DotRev=*( volatile unsigned int *)McBSP0_DRR;
}
修改vectors.asm,替换unused 11为：
INT11:
  stw b0,*--b15
  mvkl _rint0_isr,b0
  mvkh _rint0_isr,b0
  b b0
  ldw *b15++,b0
  nop 3
  nop
  nop
添加引用：
  .ref _rint0_isr   ; mcbsp 0 receive interrupt handler
这时，所有的任务完成了，可以通过设置断点观察一下接收的数值。
另外需要注意一定要在服务程序中将数据取出，否则会停止接到新的数据。
七、 其他话题
1.设置中断向量表起始位置
上文讨论的都是将中断向量表放置在0地址，如果需要放置到任意地址（以400H对齐），那么就需要提供向量表起始地址。
比如我们的终端向量位置：INT设置为：
MEMORY
{
   INT         : origin = 0x00000400,  len = 0x0000400
   ISRAM       : origin = 0x00000800,  len = 0x1000000
}
那么我们在初始化中断时，应设置：
ISTP=0x00000400;
2.查看现在的中断位图
可以查看中断标志寄存器IFR相应位（15:0）看是否有中断到达。

3.清除/设置原先的中断
如果需要清除原先的中断，可以通过对ICR寄存器相应位置位。如果希望人工触发中断，可以设置ISR寄存器相应位置位，它们将更新IFR位图。
比如，我们在定时器中断服务程序中，通过设置ISR的第12位，人工触发外部INT7的12号中断。
interrupt void xint0_isr(void)
{
ISR=0x00001000;
}
那么CPU将执行extint7_isr(void)处理此中断。
又比如，在上例的外部中断中，有时会出现刚一开机，没有发送信号就有中断进来的情况，那么怎样克服呢？可以通过ICR克服。对ICR置位可以清除可屏蔽中断。对应位有效。比如在设置中断初始化时清除所有原先的中断。那么可以加入语句：
ICR =0xffffffff;
4.DSP/BIOS下的中断设置
在DSP/BIOS管理下，我们不需要自己设定中断向量表，以及中断初始化等等，一切通过BIOS的图形化设置即可完成。
添加一个DSP/BIOS
选择File->New，在本测试下选择DSK6416，读者可根据自己实际需要选取。保存为Configuration1.cdb。
将其添加到工程。
如上例需求，选择HWI的10，11，12号中断,右键选择Properties分别填写如下参数：
HWI_INT10  interrupt source=Timer_1  =_xint0_isr(注意下划线！)
HWI_INT11 interrupt source=MCSP_0_Receive =_rint0_isr
HWI_INT11 interrupt source=External_Pin_7  =_extint7_isr
在main函数中可以通过同样的方法启动中断。
  IER |= 0x00001C02;   // IE10=1 IE11=1 IE12=1
  CSR |= 0x00000001;   //全局中断使能
至此配置完毕。
5.中断进不来怎样检查？
首先检查是否设置IER相应位开启，CSR最低位置位，其次看看中断向量表地址是否设置正确。如果确认无误。在向量表中断应当进入的位置设定断点。运行看是否执行到断点。如果有，那么看看中断服务程序有没有执行到。如果中断只进来一次后就再也无法进入了，可以查看中断向量表是否能返回到原程序，如果不能返回，查看是否是8条语句。另外可以通过跟踪查看b irp语句是否被执行。如果可以正常返回到原程序，例如串口接收，看看是否没有取值导致阻塞。如果是这样需要将原先值取出才有新的中断。
6.中断若干寄存器的说明到哪里去找？
可以通过Help->Contents,搜索关键字的方法得到。也可以参考官方文档。
八、 附带程序
本教程以附件提供三个示例：
1. onlytimerint——仅包含了定时器的示例
2. int——包含了完整的3种中断
3. intbios——提供了DSP/BIOS下的此3种中断。
九、 参考文档
《TMS320C64x/C64x+ DSP CPU and Instruction Set Reference Guide》Chapter5 interrupts

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