摘  要: 采用C语言对DSP编程具有很多优点。针对TMS320C32芯片的特点,提出了一种基于C语言的中断编程" title="中断编程">中断编程方法,同时介绍了具体的BOOT功能实现方案,给出了相应的源程序和结论。 

　　关键词: C语言  BOOT表  中断向量 

　　TMS320C3X系列芯片是美国TI公司推出的第一代浮点DSP芯片,具有丰富的指令集、很高的运算速度、较大的寻址空间和较高的性价比,在各领域得到了广泛的应用。TMS320C32是TMS320系列浮点数字信号处理器的新产品,在TMS320C30和TMS320C31的基础上进行了简化和改进。在结构上的改进主要包括可变宽度的存储器接口、更快速的指令周期时间、可设置优先级的双通道DMA处理器、灵活的引导程序装入方式、可重新定位的中断向量表" title="向量表">向量表以及可选的边缘/电平触发中断方式等。对TMS320C32的开发可以用汇编语言" title="汇编语言">汇编语言,也可以用C语言。使用汇编语言的优点在于运行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性,但开发速度较慢,程序的可读性差;而C语言的优势在于编程容易、调试快速、可读性好,可以大大缩短开发周期" title="开发周期">开发周期,但C语言对于其片内的没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语言环境下的中断编程和BOOT文件(此时TMS320C32工作在微机方式下,程序存于片外EPROM中)的制作方法同汇编语言相比均有所不同。针对TMS320C32的这些特点,笔者结合自己的实际工作经验,提出了一种基于C语言的中断编程方法及BOOT功能实现,并且在实时数据采集和信号处理系统中得到了实际应用。 

1 TMS320C32的中断及中断(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断-陷阱向量表,但对于TMS320C32来说,中断向量表是可以根据用户自己的需要重新定位的。其中,中断-陷阱向量表的表首指针为ITTP(the Interrupt-trap Table Pointer),由中断标志寄存器IF的31～16位组成。该指针左移8位(零位移入)即构成了中断-陷阱向量表的表首基地址EA(ITTP)，如图1所示。 

　　因此,中断或者陷阱的向量地址就由表首基地址EA(ITTP)+表首偏移量组成。举个例子说,如果ITTP的值为8801H,那么EA(ITTP)=880100H,于是串行口的中断向量就位于地址为880105H的存储空间中。需要说明的是该空间存储的是中断或者陷阱的服务程序的入口地址,而不是象8031系列单片机那样存储的是中断服务程序的第一条语句。所以,当中断发生时,CPU就根据EA(ITTP)的值去寻找相应的中断向量,然后跳转到相应的中断(陷阱)的服务子程序" title="子程序">子程序,直到程序结束。需要特别注意的是,因为对于TMS320C32来说,共有24条地址线,寻址空间为16M,而ITTP就占了16位,因而中断表首偏移量只能为8位,于是整个中断向量表的长度不会超过256个字。 

2 TMS320C32的C语言开发 

　　TMS320C32的开发由一整套的硬件和软件开发工具支持,包括C编译器、汇编器和链接器等。开发过程中,首先借助文本编辑器编写出自己的C语言源程序,然后通过C编译器将C语言源程序自动翻译成DSP汇编源程序。得到汇编语言的源程序后,就可以通过汇编命令生成COFF目标文件(*.OBJ文件),随后可以用文档管理器把一个或者多个OBJ文件组合成一个目标文件库,或者直接在链接命令中使用OBJ文件。链接完毕后,就生成了可执行的COFF(*.out)文件,此时可以通过JTAG接口借助硬件开发工具把程序下载到用户自己的目标系统中去,然后借助软件开发和调试工具调试自己的程序。等到程序完全达到要求后,可以借助于TI公司提供的16进制变换程序把可执行的COFF文件(*.OUT文件)转换成其它文件格式,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,以便于把程序写入EPROM,因为大多数的EPROM编程器都不接受COFF文件格式。 

　　C编译器对C语言程序编译后生成六个可以重新定位的代码和数据块,这些块可以用不同的方式分配至存储器以符合不同系统配置的要求。这六个块可以分为两种类型:已初始化块和未初始化块。已初始化块主要包括数据表和可执行代码。C编译器共创建三个已初始化块:.text块(包括可执行代码和字符串)、 

　　.cinit块(包含初始化变量和常数表)和.const块(字符串和.swith表)。未初始化块用于保留存储器空间,程序运行时利用这些空间创建和存储变量。C编译器创建三个未初始化块:.bss块(用于保留全局和静态变量空间)和.stack块(为系统堆栈分配存储器)和.sysmem块(为动态存储器函数分配存储空间)。 

　　由于硬件复位后所有的中断是无效的,因此如果系统中需要使用中断功能,就必须对相应的中断做相应的处理。由于没有专门的C语句对中断进行使能或者屏蔽,因此必须嵌入ASM语句。而C中断程序采用一个特殊的函数名,其格式为c_intnn,其中nn代表00～99之间的两位数;函数名c_int01～c_int99是用户可以使用的,而c_int00是个特殊函数,是C程序的入口点,是为系统复位中断保留的,其功能是用于系统初始化和调用main函数。这个函数包含在运行支持库中,必须与其它的C目标模块相链接。在链接时,使用-CR选项,并包含RTS30.LIB,则c_int00就自动链入。链接C程序时,链接器将可执行模块的入口点设置为c_int00。 

3 程序设计实例 

　　本程序采取定时器中断方式对0x810050口取反,控制外部驱动的LED管闪烁,同时运行AD采样子程序,进行数据采集。由于篇幅所限,采样子程序不加详述,用户可以根据需要自行编写。具体程序如下: 

    /*led ioport address 810050h，810040H-81005FH.*/  

    #define vec_addr    (volatile int )0x880100；/*定义中断向量表表首*/ 

    void c_int09()；         /*声明中断处理函数*/ 

    volatile int *io_in = (volatile int *)0x810050；/*定义LED接口地址指针*/ 

    volatile int *io_add = (volatile int *)0x808000；/*定义C32控制寄存器表表首*/ 

    volatile int *intvec = (volatile int *)0x880100；/*中断向量表表首指针*/ 

    main() 

    {   

    asm(″ ldi  8801h，r0   ″)；  /*8801H送R0*/ 

    asm(″ lsh  16，r0″)；   /*左移16位,变成88010000H*/ 

    asm(″ ldi  r0，if  ″)；     /*88010000H送IF,定位中断向量表,并清除所有中断标志*/ 

    io_add[0x28] = 0x3ffff； /*给定时器0周期寄存器赋值*/ 

    io_add[0x20] = 0x301；  /*设置定时器的控制寄存器*/  

    intvec[9]=(volatile int )c_int09；/*设置定时器中断向量*/ 

    asm(″ or   300h，ie″)；       /*使能定时器中断*/ 

    *io_in = 0x00；    /*LED控制口赋初值,LED亮*/     

　　io_add[0x20] = 0x3c1； /*启动定时器*/   

    asm(″ or   2000h，st   ″)；       /*全局中断使能*/ 

    for(；；) ；                     /*等待中断*/ 

} 

void    c_int09() 

{   *io_in = ～(*io_in)；       /*取反,LED闪烁*/ 

    ad_convert()；           /*用户的采样子程序*/ 

} 

　　在使用ASM嵌入语句时,要注意引号后应有空格或者一定的缩进量,否则编译器会把指令当成标号,出现编译错误;同时编译控制项要用-V32,而不要用-V30,否则链接器会把文件按照TMS320C3X的其它型号而不是TMS320C32来链接,这样生成的BOOT文件就不能在TMS320C32下运行了。 

4 BOOT功能实现 

　　在程序调试完毕后就可把最终的COFF可执行文件制作成可写入EPROM的16进制BOOT文件。这可用文件转换程序HEX30来实现,本文采用一步转换法,命令行为“HEX30 mych.cmd”,然后转换程序本身就可以根据各选项生成用户自己需要的文件。在笔者设计的系统中,采用8K×8EEPROM、并行引导方式,从1000H开始引导,所以strb0作为BOOT选通信号,引脚INT0应为低。mych.cmd文件清单如下: 

/*************************************************/ 

/*mych.cmd文件清单*/ 

/************************************************/ 

    myc.out             /*输入文件名*/ 

    -a                 /*输出文件为ASCII格式*/ 

    -memwidth 8             /*系统存储器宽度*/ 

    -image             /*输出文件去掉地址映象*/ 

    -zero               /*未用处填充为0*/ 

    -e 0x881029 /*引导成功后程序执行的起始地址*/ 

    -bootorg 1000h     /*从1000H开始引导*/ 

    -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}     /*输出文件名*/ 

} 

SECTIONS 

{  .text: BOOT 

   .data: BOOT 

   .cinit: BOOT 

   .const: BOOT           /*各文件块位于BOOT区*/ 

} 

　　需要特别说明的有两点。其一是memwidth和romwidth的选择,这将直接影响输出文件的个数。如果romwidth=8,而menmwidth=16，那么输出文件就应该有两个,电路设计中就应该采用两片EPROM来实现。如果二者是相等的,那么输出文件数就只有一个,也就是说文件数=memwidth/romwidth。其二就是-E选项后的地址选择。该地址是系统引导成功后程序开始执行的地址入口,可以从链接后生成的myc.map文件中得到。在本设计中,myc.map 部分清单如下(其中_cint00所对应的地址881029即为所需要的入口地址): 

******************************************************** 

    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 

…… 

　　通过采用C语言对DSP进行开发,使程序可读性更好,结构更加合理,而且大大缩短了开发周期;同时针对C语言的一些弱点,采用嵌入少量汇编语言的方法完成对中断的控制,保证了程序的高效性;由于采用一步转换的方法,完成了在C环境下的BOOT功能。本实例完全能够独立运行,并且在数据采集系统上得到了应用,收到了良好的效果。 

参考文献 

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

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