SH-3異常中斷處理方式 SH7709S的應(yīng)用

SH一3是Renesas公司SupezH系列的高端32位RISC構(gòu)架單片機(jī)系列，具有低功耗、高性能、集成MMU、cache和電源管理模塊等特點(diǎn)，處理速度為60～260MIPs。SH-3包括SH7705、SH7708、SH7709、SH7727、SH7729等單片機(jī)，廣泛應(yīng)用于彩色打印機(jī)、掃描儀、DVD解碼器等高端數(shù)碼設(shè)備上。SH7709S是SH-3系列中有代表性的一款單片機(jī)，文中介紹方法均在SH7709S的系統(tǒng)中得到驗(yàn)證。

主要介紹程序設(shè)計(jì)時(shí)三個(gè)關(guān)鍵部分：建立中斷處理程序結(jié)構(gòu)、初始化C程序中賦初始值的變量和上電初始化流程。

1建立中斷處理程序結(jié)構(gòu)

SH-3的中斷處理方式與一般處理器不同，沒有固定的中斷向量表，比較靈括，用戶可以在存儲(chǔ)器中建立上述僅是對P09702的基本應(yīng)用。通過該文介紹的方法，并結(jié)合SSDl303的指令集，讀者將能夠?qū)09702應(yīng)用自如。一個(gè)處理異常事件(Exeeplaonevents)的程序結(jié)構(gòu)，作為中斷向量表。

SH一3把異常分為三類：復(fù)位(Reset)、普通異常事件(Generalexcephonevents)和中斷請求(Generalintemaptrequests)，復(fù)位包括上電、手動(dòng)和H—UDI復(fù)位，異常事件主要包括非法指令、地址錯(cuò)誤等，中斷請求主要包括模塊中斷、外部中斷等。每種中斷都包含若干中斷源，每種中斷源對應(yīng)INTEVT和IMEVT2寄存器中不同的異常碼。發(fā)生復(fù)位時(shí)，程序會(huì)跳到地址AO000000H執(zhí)行，發(fā)生異常事件和中斷請求時(shí)，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到由向量基址寄存器VBR加不同偏移量決定的地址。不同的異常事件和中斷請求對應(yīng)不同的偏移量。異常事件對應(yīng)的偏移量是100H，其中因TLB寄存器產(chǎn)生的兩種異常對應(yīng)的偏移量是400H，所有中斷請求對應(yīng)的偏移量都是600H。初始化時(shí)，要把對應(yīng)的中斷處理程序放到相應(yīng)的地址．如圖l所示。重置引導(dǎo)程序段(Starl段)應(yīng)放在地址A00000000H的內(nèi)存，當(dāng)VBR=A0000000H時(shí)，異常事件處理程序段(GEEntry段)放在VBR+100H=A0000100H處，TLB異常處理程序段(TLBEntry段)放在VBR+400H=A0000400H處，中斷請求處理程序段(INTEntry)放在VBR+600H=A0000600H處。系統(tǒng)給這幾個(gè)程序段分布的空間比較小，最大不超過1KB，其主要功能是保存CPU寄存器，然后跳轉(zhuǎn)到異常碼判斷程序，由判斷程序找出中斷源，并執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。

GEEntry、TLBEntry與INTEntry的處理過程類似。下面以TLB異常為例來說明這一處理過程。當(dāng)發(fā)生TLB異常時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到VBR+400H地址。進(jìn)入TLBEntry，首先把所有CPU寄存器保存到堆棧中(R15是堆棧指針)，保存完畢后，跳轉(zhuǎn)到異常碼判斷程序TLBHandler，由TLBHandlei判定中斷源，并執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。

·SECTIONTLBEntry，CODE，ALIGN=4

·EXPORT_TLBEntry

下面是用C編寫的TLBHandler程序，該程序位于P段，與TLBEntry段所在的數(shù)據(jù)段不同(圖1)。TLBHandler根據(jù)INTC.EXPEVT(定義在7709s.h)的值判斷是哪種_TLB異常，并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序中執(zhí)行。

2初始化C程序中賦有初始值的變量

編譯器把編譯后的C程序主要分為(見圖1)：代碼段(P)、常量段(C)、初始化數(shù)據(jù)段(D)、末初始化變量段(B)、D段對應(yīng)在RAM中的數(shù)據(jù)段(R)和堆棧段(S)。其中P、C和D段在ROM中，B、R和S段在RAM中。D段中保存的是在定義時(shí)已經(jīng)初始化變量的初值，例如按如下定義的變量a。

inti=l：

編譯器實(shí)際上為初始化的變量分配了兩塊空間，在ROM中的D段和在RAM中的R段，D段保存的是變量的初始值，而變量對應(yīng)的地址在R段。上電后，需要把D段中的數(shù)據(jù)搬到R段中，這是嵌入式系統(tǒng)初始化過程中非常重要的一部分。B段中保存的是未賦初值的變量，例如按如下定義的變量b。

intb：

可以在開始時(shí)把B段中變量全部初始化為0。首先要給出D、R和B段的起始和結(jié)束地址，如下：

然后在初始化過程中把D段中的初始值搬運(yùn)到R段，并給B段中變量賦一個(gè)初始值。下面是用C編寫的程序。

3上電初始化過程

SH-3上電初始化過程如圖2中所示，按箭頭指向的順序進(jìn)行，同一級中各個(gè)部分初始化時(shí)無先后順序。

上電后，先使?fàn)顟B(tài)寄存器SR中阻塞位BL=1，禁示接受異常和中斷，再開始初始化過程。系統(tǒng)時(shí)鐘由上電時(shí)。MD0、MDl、MD2的電平和FRQCR寄存器的設(shè)置來決定，跳線選擇時(shí)鐘源和總線時(shí)鐘倍頻，F(xiàn)RQCR設(shè)置內(nèi)核和外設(shè)時(shí)鐘倍頻。

SH-3的地址空間一般分為7個(gè)區(qū)，Area0-Area6，每區(qū)占64MB的地址，Areal由系統(tǒng)使用，其他6個(gè)區(qū)由用戶使用。Area0-Area6(除ATeal)都能接普通的ROM和RAM，每區(qū)可以分別設(shè)置從8～32bit的總線位寬和讀寫等待周期數(shù)，此外Area2和Area3有SDRAM接口，Aera5和Area6有PCMCIA和burstROM接口。Aera0的總線位寬由上電時(shí)管腳MD3、MD4電平?jīng)Q定，其他幾個(gè)區(qū)中總線寬度由總線狀態(tài)控制器BSC(BusStateController)中寄存器設(shè)定。初始化BSC要設(shè)定每個(gè)區(qū)接入的存儲(chǔ)器類型、總線位寬和讀寫等待周期，如果在Area2或Area3接有SDRAM，還要初始化BSC中的SDRAM控制器。

SH-3內(nèi)置有緩存，可以通過CCR寄存器設(shè)置成Write-through(直接寫到內(nèi)存中)和Write-back(先寫到Cache中)兩種使用摸式。設(shè)置成Write-back模式會(huì)顯著提升系統(tǒng)的速度。沒有專用的堆棧指針SP，用R15代替。初始化R15后，一般不要在程序中改變R15的值。

D段到R段的數(shù)據(jù)搬運(yùn)和初始化VBR在1、2部分中已詳細(xì)介紹。SH-3的可屏蔽中斷分為O~15個(gè)優(yōu)先級，只有優(yōu)先級高于SR中斷屏蔽位IO~13的中斷才能被響應(yīng)。在初始化時(shí)，要給使用到的中斷設(shè)定優(yōu)先級。之后是用戶初始化使用到功能模塊。

完成初始化后，解除中斷屏蔽，把SR中BL位設(shè)為0，跳轉(zhuǎn)到用戶程序(一般是C語言中的main()函數(shù))，初始化過程完成。