DSP中對(duì)中斷的理解 淺談DSP入門應(yīng)用

　　本文主要是關(guān)于DSP的相關(guān)介紹，并著重對(duì)DSP對(duì)中斷的理解及其入門應(yīng)用進(jìn)行了詳盡的闡述。

　　DSP

　　現(xiàn)代社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)通信需求正向多樣化、個(gè)人化方向發(fā)展。而無線數(shù)據(jù)通信作為向社會(huì)公眾迅速、準(zhǔn)確、安全、靈活、高效地提供數(shù)據(jù)交流的有力手段，其市場(chǎng)需求也日益迫切。正是在這種情況下，3G、4G通信才會(huì)不斷地被推出，但是無論是3G還是4G，未來通信都將離不開DSP技術(shù)（數(shù)字信號(hào)處理器），DSP作為一種功能強(qiáng)大的特種微處理器，主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)、語音、視像信號(hào)的高速數(shù)學(xué)運(yùn)算和實(shí)時(shí)處理方面，可以說DSP將在未來通信領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。

　　為了確保未來的通信能在各種環(huán)境下自由高效地工作，這就要求組成未來通信的DSP要具有非常高的處理信號(hào)的運(yùn)算速度，才能實(shí)現(xiàn)各種繁雜的計(jì)算、解壓縮和編譯碼。而目前DSP按照功能的側(cè)重點(diǎn)不一樣，可以分為定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP，定點(diǎn)DSP以成本低見長(zhǎng)，浮點(diǎn)DSP以速度快見長(zhǎng)。如果單一地使用一種類型的DSP，未來通信的潛能就不能得到最大程度的發(fā)揮。為了能將定點(diǎn)與浮點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)集于一身，突破DSP技術(shù)上的瓶頸，人們又推出了一種高級(jí)多重處理結(jié)構(gòu)--VLIW結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以在不提高時(shí)鐘速度的情況下，實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)處理能力，而且它能同時(shí)具備定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP所有的優(yōu)點(diǎn)。為了能推出一系列更高檔的新技術(shù)平臺(tái)，人們又開始注重DSP的內(nèi)核技術(shù)的開發(fā)，因?yàn)镈SP的內(nèi)核就相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU一樣，被譽(yù)為DSP的心臟，大量的算法和操作都得通過它來完成，因此該內(nèi)核結(jié)構(gòu)的質(zhì)量如何，將會(huì)直接影響整個(gè)DSP芯片的性能、功耗和成本。

　　考慮到未來無線訪問Internet因特網(wǎng)和開展多媒體業(yè)務(wù)的需要，現(xiàn)在美國(guó)的Sun公司又開始準(zhǔn)備準(zhǔn)將該公司的拳頭產(chǎn)品--PersonalJava語言嵌入到DSP中，以便能進(jìn)一步提高DSP在處理信號(hào)方面的自動(dòng)化程度和智能化程度。當(dāng)然，在以前DSP中也潛入了其他軟件語言，例如高級(jí)C語言，但這種語言在處理網(wǎng)絡(luò)資源以及多媒體信息方面無能為力；而PersonalJava是一種適合個(gè)人網(wǎng)絡(luò)連接和應(yīng)用的Java環(huán)境，基于該環(huán)境的個(gè)人通信系統(tǒng)可以從網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)上下載數(shù)據(jù)和圖像。此外，人們還在研究開發(fā)符合MPEG-4無線解壓縮標(biāo)準(zhǔn)DSP，該壓縮標(biāo)準(zhǔn)將為未來通信傳輸各種多媒體信息提供了依據(jù)。

　　作為一個(gè)案例研究，我們來考慮數(shù)字領(lǐng)域里最通常的功能：濾波。簡(jiǎn)單地說，濾波就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以改善其特性。例如，濾波可以從信號(hào)里清除噪聲或靜電干擾，從而改善其信噪比。為什么要用微處理器，而不是模擬器件來對(duì)信號(hào)做濾波呢？我們來看看其優(yōu)越性：模擬濾波器（或者更一般地說，模擬電路）的性能要取決于溫度等環(huán)境因素。而數(shù)字濾波器則基本上不受環(huán)境的影響。數(shù)字濾波易于在非常小的寬容度內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，因?yàn)槠湫阅懿⒉蝗Q于性能已偏離正常值的器件的組合。一個(gè)模擬濾波器一旦制造出來，其特性（例如通帶頻率范圍）是不容易改變的。使用微處理器來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器，就可以通過對(duì)其重新編程來改變?yōu)V波的特性。

　　DSP中對(duì)中斷的理解

　　1 中斷概述

　　中斷定義：由硬件或軟件驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，使DSP將當(dāng)前的程序掛起，執(zhí)行另一個(gè)稱為中斷服務(wù)子程序（ISR）的任務(wù)。

　　C55x支持32個(gè)ISR。有些ISR可以由軟件或硬件觸發(fā)，有些只能由軟件觸發(fā)。

　　當(dāng)CPU同時(shí)收到多個(gè)硬件中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU會(huì)按照預(yù)先定義的優(yōu)先級(jí)對(duì)它們做出響應(yīng)和處理。

　　所有的軟件中斷都是不可屏蔽中斷

　　DSP處理中斷的步驟：

　?。?）接收中斷請(qǐng)求。軟件和硬件都要求DSP將當(dāng)前程序掛起。

　?。?）響應(yīng)中斷請(qǐng)求。CPU必須響應(yīng)中斷。如果是可屏蔽中斷，響應(yīng)必須滿足某些條件。如果是不可屏蔽中斷，則CPU立即響應(yīng)。

　?。?）準(zhǔn)備進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。

　　CPU要執(zhí)行的主要任務(wù)有：

　　完成當(dāng)前指令的執(zhí)行，并沖掉流水線上還未解碼的指令

　　自動(dòng)將某些必要的寄存器的值保存到數(shù)據(jù)堆棧和系統(tǒng)堆棧

　　從用戶實(shí)現(xiàn)設(shè)置好的向量地址獲取中斷向量，該中斷向量指向中斷服務(wù)子程序

　?。?）執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。

　　CPU執(zhí)行用戶編寫的ISR。ISR以一條中斷返回指令結(jié)束，自動(dòng)恢復(fù)步驟（3）中自動(dòng)保存的寄存器值。

　　? 注意：

　　外部中斷只能發(fā)生在CPU退出復(fù)位后的至少3個(gè)周期后，否則無效；

　　在硬件復(fù)位后，不論INTM位的設(shè)置和寄存器IER0、IER1的值如何，所有的中斷都被禁止，直到通過軟件初始化堆棧后才開放中斷。

　　2 可屏蔽中斷

　　所有的可屏蔽中斷都是硬件中斷。

　　無論硬件何時(shí)請(qǐng)求一個(gè)可屏蔽中斷，在一個(gè)中斷標(biāo)志寄存器里就有相應(yīng)的中斷標(biāo)志置位。該標(biāo)志一旦置位，相應(yīng)的中斷還必須使能，否則不會(huì)得到處理。

　　當(dāng)CPU在實(shí)時(shí)硬件仿真模式下暫停時(shí)，只能處理時(shí)間臨界中斷。

　　可屏蔽中斷標(biāo)準(zhǔn)處理流程：

　　1. 向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求。

　　2. 設(shè)置響應(yīng)的IFR標(biāo)志。CPU檢測(cè)到一個(gè)有效的可屏蔽中斷請(qǐng)求時(shí)，它設(shè)置并鎖上某個(gè)中斷標(biāo)志寄存器的響應(yīng)標(biāo)志位，這個(gè)位保持鎖定，直到該中斷得到響應(yīng)或者復(fù)位，才清楚

　　3. IER中斷使能？根據(jù)中斷使能寄存器是否使能，響應(yīng)中斷。

　　4. INTM = 0？全局開放中斷，才響應(yīng)

　　5. 跳轉(zhuǎn)到ISR服務(wù)程序，

　　6. 執(zhí)行ISR服務(wù)程序

　　7， 返回。

　　3 不可屏蔽中斷

　　當(dāng)CPU接收到一個(gè)不可屏蔽中斷請(qǐng)求時(shí)，立即無條件響應(yīng)，并很快跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序（ISR）

　　C55x的不可屏蔽中斷有：

　　硬件中斷/RESET。如果引腳/RESET為低電平，則觸發(fā)了一個(gè)DSP硬件復(fù)位和一個(gè)中斷（迫使執(zhí)行復(fù)位ISR）。

　　硬件中斷/NMI。如果引腳/NMI為低電平，則CPU必須執(zhí)行相應(yīng)的ISR。 /NMI提供了一種通用的無條件中斷DSP的硬件方法。

　　軟件中斷。

　　4 按鍵中斷

　　按鍵中斷，屬于可屏蔽中斷，用戶自定義硬件中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)按鍵后，檢查相關(guān)引腳中斷標(biāo)記寄存器，若標(biāo)志位為1，則響應(yīng)該中斷。同時(shí)，清除中斷標(biāo)志寄存器位。

　　5 c_int00

　　當(dāng)C環(huán)境被初始化時(shí)，啟動(dòng)程序禁止中斷。 如果系統(tǒng)使用中斷，必須處理有關(guān)的中斷使能或屏蔽。

　　關(guān)于中斷的幾個(gè)要點(diǎn)：

　　中斷程序會(huì)執(zhí)行任何其它函數(shù)執(zhí)行的工作，包括訪問全局變量、為局部變量分配地址、調(diào)用其它函數(shù)。

　　需要處理任何特殊中斷屏蔽（通過IER0寄存器）。通過嵌入匯編語言語句可以使能或禁止中斷，也可以修改IER0寄存器而不會(huì)破壞C環(huán)境或C指針。

　　中斷處理程序不能有參數(shù)，即使聲明了參數(shù)也會(huì)被忽略

　　中斷處理程序不能被普通C代碼調(diào)用。

　　為了將中斷程序和中斷聯(lián)系起來，需要將分支程序放在合適的中斷向量中，通過.sect指令創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的分支指令表就可以實(shí)現(xiàn)此操作。

　　在匯編語言中，需要在中斷程序名前加下劃線，如_c_int00。

　　分配堆棧到偶地址。

　　c_int00是系統(tǒng)復(fù)位中斷。當(dāng)進(jìn)入c_int00中斷時(shí)，運(yùn)行時(shí)間堆棧并沒有被建立起來，因此不能為局部變量分配地址，也不能在運(yùn)行時(shí)間堆棧中保存任何信息。

　　通過interrupt關(guān)鍵字可以用C函數(shù)直接處理中斷。

　　interrupt關(guān)鍵字可以和定義為返回void并不含參數(shù)的函數(shù)一起使用。中斷函數(shù)體可以有局部變量，可以自由使用堆棧。

　　c_int00是C程序入口。這個(gè)名字被保存為系統(tǒng)重啟中斷。這個(gè)特殊的中斷程序初始化系統(tǒng)并調(diào)用了主函數(shù)。因?yàn)闆]有調(diào)用者，所以c_int00不保存任何寄存器。

　　例，

　　interrupt void isr（）

　　{

　　。。.

　　}

　　中斷管理

　　基于DSP/BIOS管理中的硬件中斷，DSP/BIOS為中斷提供了一個(gè)HWI調(diào)度程序，為ISR完成必要的開頭和結(jié)尾部分。如果不使用，則在調(diào)用任何DSP/BIOS對(duì)象的API之前，必須調(diào)用HWI_enter和HWI_exit匯編宏來完成ISR的開頭和結(jié)束。實(shí)際上，DSP/BIOS提供的調(diào)度程序，就包括這兩個(gè)宏。

　　為了正確響應(yīng)硬件中斷，同時(shí)，也為了DSP/BIOS內(nèi)核的穩(wěn)定性，必須注意：

　　1 在一個(gè)硬件中斷ISR中，不要調(diào)用SWI_disable和SWI_enable。

　　2 在NMI（不可屏蔽）中斷中，不要調(diào)用硬件中斷使能/禁止函數(shù)。

　　3 當(dāng)使用DSP/BIOS調(diào)度程序時(shí)，不要使用HWI_exit和HWI_enter匯編宏

　　4 中斷中，可以打開新中斷。

　　我們可以在中斷配置選項(xiàng)卡中，設(shè)置Interrupt Mask 來實(shí)現(xiàn)在DSP/BIOS調(diào)度程序執(zhí)行前禁止某些中斷。

　　淺談DSP入門應(yīng)用

　　1、DSP中斷管理分為3個(gè)層次：外設(shè)級(jí)，PIE級(jí)，CPU級(jí)。

　　其中，外設(shè)級(jí)中斷管理負(fù)責(zé)具體外設(shè)中斷源的允許與禁止，PIE級(jí)中斷管理負(fù)責(zé)對(duì)外設(shè)級(jí)中斷分組并按照優(yōu)先級(jí)管理，CPU內(nèi)核級(jí)中斷管理則負(fù)責(zé)處理直接向CPU申請(qǐng)的中斷請(qǐng)求。

　　DSP控制器的外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊（PIE），對(duì)中斷進(jìn)行集中化擴(kuò)展，使每一級(jí)CPU中斷均可以響應(yīng)多個(gè)中斷源。

　　2、PIE級(jí)中斷及管理：

　　CPU內(nèi)核級(jí)中斷（INT1–INT14），INT1-INT12被PIE模塊用來進(jìn)行中斷擴(kuò)展，有12組，每組8個(gè)中斷源。

　　各中斷的優(yōu)先級(jí)自上而下，由右到左逐步降低，總體優(yōu)先級(jí)INT1最高，INT12最低。

　　INT13由CPU定時(shí)器1和外部中斷XINT13復(fù)用，INT14由定時(shí)器2獨(dú)占。

　　3、中斷響應(yīng)過程

　　4、中斷寄存器介紹

　　PIEIFRx （1-12）中斷標(biāo)志寄存器

　　PIEIERx （1-12）中斷屏蔽寄存器

　　各有12個(gè)，每個(gè)16位寬，只用了前8位分別表示8個(gè)中斷源；IFR標(biāo)志中斷到來，IER表示是否要響應(yīng)（PIEIFRx.1-8，PIEIERx.1-8）

　　PIEACKx （1-12）應(yīng)答位

　　CPU是否響應(yīng)給位的中斷，為0中斷送入CPU，為1等待

　　PIECTRL PIE控制寄存器，只讀

　　讀取中斷向量

　　XINTnCR （n為1-7） 7個(gè)外部中斷

　　選擇中斷邊沿，01上升沿；外部中斷允許位

　　5、代碼片

　　PieCtrlRegs.PIEIFR1.bit.INTx4=1;//在PIE中斷組1設(shè)置XINT1的中斷標(biāo)志位

　　PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx4=1;//允許PIE中斷組1的XINT1 中斷

　　PieCtrlRegs.PIEACK.all = 0x0004;//清除中斷組3的ACK位，以便再次響應(yīng)

　　PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE=1;//允許從向量表中讀取中斷向量

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6、定時(shí)器中斷實(shí)例

　　#include “DSP2833x_Device.h”

　　#include “DSP2833x_Examples.h”

　　interrupt void cpu_timer0_isr（void）;//聲明中斷服務(wù)函數(shù)

　　void main（）

　　{

　　//step1：初始化系統(tǒng)控制、PLL、看門狗、允許外設(shè)時(shí)鐘

　　InitSysCtrl（）;

　　//step2：初始化GPIO

　　InitGpio（）;

　　//step3：清除所有中斷，初始化PIE向量表

　　DINT;

　　InitPieCtrl（）; //初始化PIE控制器

　　IER = 0x0000; //禁止CPU中斷

　　IFR = 0x0000; //清除所有CPU中斷標(biāo)志

　　InitPieVectTable（）; //初始化PIE中斷向量表

　　EALLOW;

　　PieVectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr; //重映射中斷向量，指向中斷服務(wù)程序

　　EDIS;

　　//step4：初始化外設(shè)模塊

　　InitCpuTimers（）;

　　ConfigCpuTimer（&CpuTimer0，150，1000000）; //150MHz，周期1秒

　　CpuTimer0Regs.TCR.all = 0x4001; //允許定時(shí)器中斷，且設(shè)置TSS為0啟動(dòng)定時(shí)器工作

　　//step5：

　　IER |= M_INT1; //允許CPU的INT1中斷，該中斷連接至TINT0

　　PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1; //在PIE中斷組1中允許TINT0中斷

　　EINT; //清除全局屏蔽

　　ERTM; //允許全局實(shí)時(shí)中斷

　　//step6：循環(huán)

　　while（1）;

　　}

　　interrupt void cpu_timer0_isr（void）

　　{

　　CpuTimer0.InterruptCount++;

　　PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; //清除PIE中斷組1的應(yīng)答位，以便CPU再次響應(yīng)

　　}

　　結(jié)語

　　關(guān)于DSP的相關(guān)介紹就到這了，希望通過本文能讓你對(duì)DSP有更全面的認(rèn)識(shí)。

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