基于C语言设置TMS320 DSP中断向量表

随着DSP芯片应用的不断深入，用C语言开发DSP芯片，不仅可以使DSP芯片的开发速度大大提高，也使得程序的修改和移植变得十分方便。C语言设置TMS320系列DSP中断向量表是高级语言开发DSP的一个具体应用。

1、引言

DSP（数字信号处理器）自二十世纪70年代末80年代初诞生以来，得到了突飞猛进的发展，在信号处理、通讯、雷达等方面应用越来越广泛，而且开发手段和开发设备也越来越多样化。其中C语言在DSP开发应用中起着越来越重要的作用，以C语言编写的DSP应用程序具有可读性、可移植性，易于维护和修改。另外在DSP应用系统中，中断是完成数据传递、实时处理等的重要手段，因而用C语言完成对DSP中断设置是DSP开发的重要内容。

DSP中断的设置主要包括中断服务程序的编写，中断向量表的设置，中断寄存器的初始化等内容。本文以TI公司TMS320系列DSP为例，说明用C语言设置中断向量表的方法。并给出实例进行说明。

2、中断向量表的定位

中断服务程序的地址（中断向量）要装载到存储器的合适区域。一般这些向量都定位在0x0开始的程序存储器中。但有些处理器要求或者可以在其他的存储区域安装中断向量。

对于微处理器模式下的TMS320C25、TMS320C26、TMS320C28、TMS320C30、TMS320C31，中断向量定位于0x0开始的地址。对于微计算机/程序引导模式下的TMS320C31的中断向量定位于0x809fc1，TMS320C26的中断向量定位于0xffa0。TMS320C5X复位向量定位在0x0，其他中断向量可以定位于任何2K字的程序存储器中，中断向量表的定位是与PMST寄存器的IPTR位有关，有效的中断向量表的基地址是0x0，0x800，0x1000，0x1800，0x2000，…0xf800。

TMS320C4X的复位向量定位在四个地址之一，这四个地址由外部引脚RESETLOC0和RESETLOC1决定。TMS320C4X的中断向量可存在于任何512字范围的存储器中，中断向量表的地址由中断向量表指针（IVTP）寄存器决定。另外，TMS320C4X的自陷（trap）中断向量可存放在512字范围的存储器中，自陷向量表的地址由自陷向量表指针（TVTP）寄存器决定。有效的中断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。

有两种方法可以初始化中断向量表，下面讲解这两种方法：

方法一：利用已命名的ASM段

生成向量表的最直接方法就是用汇编指令.sect来生成一个表。这个表包含中断向量的地址和跳转指令。
表1
处理器 向量表基地址 说明
TMS320C2X 0x0 不包括微计算机/程序引导模式下的TMS320C26
TMS320C26 0xffa0 微计算机/程序引导模式
TMS320C30 0x0
TMS320C31 0x0 微处理器模式
TMS320C31 0x809fc1 微计算机/程序引导模式
TMS320C4X 复位 0x0,0x7fffffff,0x80000000,0xfffffff 外部引脚RESETLOC0和RESETLOC1决定
中断向量 任意512字范围 IVTP寄存器决定
自陷向量 任意512字范围 TVTP寄存器决定
TMS320C5X 复位 0x0
中断向量 任意2K字数据页 PMST寄存器的IPTR位决定
在微计算机/程序引导模式下TMS320C2X、TMS320C5X和TMS320C31 从中断向量的位置处执行代码，因而要用跳转指令来代替中断向量，如TMS320C31用24位指令BR来实现：
INT1： BR _c_int01
在微处理器模式下TMS320C30、TMS320C31和TMS320C4X，中断向量是下一条存取指令的地址，因而中断服务程序的地址用汇编指令.word存储在中断向量处。例如，TMS320C4X中断1 可用汇编语言定义如下：
INT1： .word _c_int01
因为中断服务的标识符在汇编语言模块外部被声明，所以标识符必须用.ref或.global来声明。下面的例子是一个汇编语言模块（vecs.asm）定义了一个包含TMS320C5X跳转指令的段。
.ref _c_int0, _c_int1 ；在外部定义中断向量
.sect “vectors” ；声明一个一命名的段
RS： b _c_int0 ；转至复位向量
I1： b _c_int1 ；转至中断向量1

处理保留和未使用的区域

有时中断向量表中包含保留的地址，例如微计算机/程序引导模式下的TMS320C26或者TMS320C4X和TMS320C5X的复位和中断向量不连续的情形。TMS320C31也会发生这种情形，系统中并不是所有的中断都能被用到。为了处理向量映象中的保留地址，就要使用汇编指令.space。注意对于定点设备.space保留的是位，对于浮点设备.space保留的字。例如，微计算机/程序引导模式下TMS320C26，假设所有中断都是可用的
.sect “vectors” ；为复位和中断向量定义已命名的段
.space 2*16 ；保留的空间
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

注意.space指令为复位向量保留的位置在程序引导方式下不能使用，因为复位会启动程序引导功能。使用.space时vectors段链接到0xfa00，不使用.space指令该段链接到0xfa02。

但是，如果定时器和自陷中断向量被使用时，可用.space指令对向量表进行如下的定义：

.sect “vectors” ；为复位和中断向量定义已命名的段
.space 2*4*16 ；保留的和3个未使用的向量
b _c_int4 ；TINT
.space 2*2*16 ；2个未使用的向量
b _c_int7 ；TRAP

注意在中断和自陷向量表中未使用的部分可用来存储数据。但为了保证中断处理的正确，一定要确保中断和自陷向量不被破坏。

链接到存储器映象

已命名段产生后，TMS320链接器就会把向量表链接到存储器的合适位置，共分三步进行：
1.链接汇编语言模块；
2.根据中断向量表的定位定义链接器的MEMORY段；
3.在链接器的SECTIONS命令中，定位这些已命名的段。

下面是TMS320C5X的命令文件，将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：安装一个运行时的向量

这种方法在开发和调试时很有用的，这种方法是用C语句在装载中断服务程序地址时建立一个运行时的向量。该方法适用于微处理器模式下的TMS320C30和TMS320C31，以及TMS320C4X，因为它们只用地址，而不用跳转指令作为中断向量。其重点就是将中断服务程序的地址放到合适的存储器空间，例如，TMS320C30地址0x1对应于外部中断0（INT0），在该地址安装中断服务程序c_int01。使用如下语句“
*((void (**) () )0x1) = c_int01;

这里，0x1被转换成指向函数的指针，因为它包含函数c_int01的地址。

3、向量表指针

TMS320C4X和TMS320C5X都可以不将中断向量表放在0x0开始的位置。这两个系列的DSP都是由寄存器来确定中断向量的位置。TMS320C4X的复位向量地址是由处理器的引脚确定的四个地址中的一个。中断能够被正确的处理，首先必须在接收到中断之前对中断向量表进行初始化。下面几个例子是用来说明初始化与中断有关的寄存器的方法。

例1：在C中嵌入汇编语句
这个例子，利用在C语言中嵌入汇编语句来设置TMS320C4X的中断向量，其起始地址为0x0，方法是通过将IVTP寄存器的值设置为0x0。
asm(“ PUSH R0”);
asm(“ LDI 0h, R0”);
asm(“ LDPE R0, IVTP”);
asm(“ POP R0”);

例2：利用TMS320C4X的PRTS
这个例子，利用TMS320C4X的并行运行
支持库来设置中断向量表，起始地址为0x02ff800，利用PRTS库函数set_ivtp（）设置IVTP寄存器的值使向量表定位于RAM0存储器的开始地址。当使用PRTS时，不需要用户命名中断向量段，而是在运行时使用PRTS函数install_int_vector()将向量定位在预先定义的段.vector中。这种方法要求向量在运行时安装，以防止程序和数据被修改。另外，首先要把PRTS库链接到程序，并在命令文件中预先定义.vector段，把.vector段定位在ROM0存储器的开始地址。命令文件如下所示：
-l prts40.lib
MEMORY
{
RAM0:org = 0x2ff800 , len = 0x400
}
SECTIONS
{
“.vector”: {} ＞ RAM0
}
主程序中必须包含头文件intpt40.h。函数set_ivtp()使用预定义的参量DEFAULT才能被调要，这样设置IVTP寄存器可使.vector段按命令文件中定义定位。中断向量可使用函数install_int_vector()来安装，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：链接时指定TMS320C4X或TMS320C5X的符号

当TMS320C5X的编辑器中没有PRTS库而不能设置向量表指针时，还有一个方便的方法可以达到同样的目的。那就是使用在链接时指定符号的方法。
这种方法的主要思想是利用包含复位和中断向量的汇编语言段（.sect）以及用链接器映射中断向量在内存中的分布。C程序可以获得这个地址并把它装载到中断向量表指针（TMS320C4X的IVTP寄存器或者TMS320C5X的PMST寄存器）。

本例为TMS320C5X芯片，中断向量定位于汇编语言模块中，标号IVECS指向中断向量表的基地址，下面说明如何获取中断向量地址。
.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
在链接器中，用链接器指定的标号初始化链接器定义的变量。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，将vecTable声明为外部的无符号指针：
extern unsigned int *vecTable;
将它装载到PMST寄存器中。
unsigned int *pmst = (unsigned int *) 0x07;
*pmst |= (unsigned int) vecTable;

4、结束语

随着DSP芯片性能价格比的不断提高，DSP芯片会在更多的领域内得到更为广泛的应用。利用高级语言特别是C语言开发的DSP应用系统将会得到不断推广，从而可以提高DSP芯片的开发速度。