DSP中对中断的理解 浅谈DSP入门应用

　　本文主要是关于DSP的相关介绍，并着重对DSP对中断的理解及其入门应用进行了详尽的阐述。

　　DSP

　　现代社会对数据通信需求正向多样化、个人化方向发展。而无线数据通信作为向社会公众迅速、准确、安全、灵活、高效地提供数据交流的有力手段，其市场需求也日益迫切。正是在这种情况下，3G、4G通信才会不断地被推出，但是无论是3G还是4G，未来通信都将离不开DSP技术（数字信号处理器），DSP作为一种功能强大的特种微处理器，主要应用在数据、语音、视像信号的高速数学运算和实时处理方面，可以说DSP将在未来通信领域中起着举足轻重的作用。

　　为了确保未来的通信能在各种环境下自由高效地工作，这就要求组成未来通信的DSP要具有非常高的处理信号的运算速度，才能实现各种繁杂的计算、解压缩和编译码。而目前DSP按照功能的侧重点不一样，可以分为定点DSP和浮点DSP，定点DSP以成本低见长，浮点DSP以速度快见长。如果单一地使用一种类型的DSP，未来通信的潜能就不能得到最大程度的发挥。为了能将定点与浮点的优势集于一身，突破DSP技术上的瓶颈，人们又推出了一种高级多重处理结构--VLIW结构，该结构可以在不提高时钟速度的情况下，实现很强的数字信号处理能力，而且它能同时具备定点DSP和浮点DSP所有的优点。为了能推出一系列更高档的新技术平台，人们又开始注重DSP的内核技术的开发，因为DSP的内核就相当于计算机的CPU一样，被誉为DSP的心脏，大量的算法和操作都得通过它来完成，因此该内核结构的质量如何，将会直接影响整个DSP芯片的性能、功耗和成本。

　　考虑到未来无线访问Internet因特网和开展多媒体业务的需要，现在美国的Sun公司又开始准备准将该公司的拳头产品--PersonalJava语言嵌入到DSP中，以便能进一步提高DSP在处理信号方面的自动化程度和智能化程度。当然，在以前DSP中也潜入了其他软件语言，例如高级C语言，但这种语言在处理网络资源以及多媒体信息方面无能为力；而PersonalJava是一种适合个人网络连接和应用的Java环境，基于该环境的个人通信系统可以从网络和Internet网上下载数据和图像。此外，人们还在研究开发符合MPEG-4无线解压缩标准DSP，该压缩标准将为未来通信传输各种多媒体信息提供了依据。

　　作为一个案例研究，我们来考虑数字领域里最通常的功能：滤波。简单地说，滤波就是对信号进行处理，以改善其特性。例如，滤波可以从信号里清除噪声或静电干扰，从而改善其信噪比。为什么要用微处理器，而不是模拟器件来对信号做滤波呢？我们来看看其优越性：模拟滤波器（或者更一般地说，模拟电路）的性能要取决于温度等环境因素。而数字滤波器则基本上不受环境的影响。数字滤波易于在非常小的宽容度内进行复制，因为其性能并不取决于性能已偏离正常值的器件的组合。一个模拟滤波器一旦制造出来，其特性（例如通带频率范围）是不容易改变的。使用微处理器来实现数字滤波器，就可以通过对其重新编程来改变滤波的特性。

　　DSP中对中断的理解

　　1 中断概述

　　中断定义：由硬件或软件驱动的信号，使DSP将当前的程序挂起，执行另一个称为中断服务子程序（ISR）的任务。

　　C55x支持32个ISR。有些ISR可以由软件或硬件触发，有些只能由软件触发。

　　当CPU同时收到多个硬件中断请求时，CPU会按照预先定义的优先级对它们做出响应和处理。

　　所有的软件中断都是不可屏蔽中断

　　DSP处理中断的步骤：

　　（1）接收中断请求。软件和硬件都要求DSP将当前程序挂起。

　　（2）响应中断请求。CPU必须响应中断。如果是可屏蔽中断，响应必须满足某些条件。如果是不可屏蔽中断，则CPU立即响应。

　　（3）准备进入中断服务子程序。

　　CPU要执行的主要任务有：

　　完成当前指令的执行，并冲掉流水线上还未解码的指令

　　自动将某些必要的寄存器的值保存到数据堆栈和系统堆栈

　　从用户实现设置好的向量地址获取中断向量，该中断向量指向中断服务子程序

　　（4）执行中断服务子程序。

　　CPU执行用户编写的ISR。ISR以一条中断返回指令结束，自动恢复步骤（3）中自动保存的寄存器值。

　　☼ 注意：

　　外部中断只能发生在CPU退出复位后的至少3个周期后，否则无效；

　　在硬件复位后，不论INTM位的设置和寄存器IER0、IER1的值如何，所有的中断都被禁止，直到通过软件初始化堆栈后才开放中断。

　　2 可屏蔽中断

　　所有的可屏蔽中断都是硬件中断。

　　无论硬件何时请求一个可屏蔽中断，在一个中断标志寄存器里就有相应的中断标志置位。该标志一旦置位，相应的中断还必须使能，否则不会得到处理。

　　当CPU在实时硬件仿真模式下暂停时，只能处理时间临界中断。

　　可屏蔽中断标准处理流程：

　　1. 向CPU发送中断请求。

　　2. 设置响应的IFR标志。CPU检测到一个有效的可屏蔽中断请求时，它设置并锁上某个中断标志寄存器的响应标志位，这个位保持锁定，直到该中断得到响应或者复位，才清楚

　　3. IER中断使能？根据中断使能寄存器是否使能，响应中断。

　　4. INTM = 0？全局开放中断，才响应

　　5. 跳转到ISR服务程序，

　　6. 执行ISR服务程序

　　7， 返回。

　　3 不可屏蔽中断

　　当CPU接收到一个不可屏蔽中断请求时，立即无条件响应，并很快跳转到相应的中断服务子程序（ISR）

　　C55x的不可屏蔽中断有：

　　硬件中断/RESET。如果引脚/RESET为低电平，则触发了一个DSP硬件复位和一个中断（迫使执行复位ISR）。

　　硬件中断/NMI。如果引脚/NMI为低电平，则CPU必须执行相应的ISR。 /NMI提供了一种通用的无条件中断DSP的硬件方法。

　　软件中断。

　　4 按键中断

　　按键中断，属于可屏蔽中断，用户自定义硬件中断，当CPU响应按键后，检查相关引脚中断标记寄存器，若标志位为1，则响应该中断。同时，清除中断标志寄存器位。

　　5 c_int00

　　当C环境被初始化时，启动程序禁止中断。 如果系统使用中断，必须处理有关的中断使能或屏蔽。

　　关于中断的几个要点：

　　中断程序会执行任何其它函数执行的工作，包括访问全局变量、为局部变量分配地址、调用其它函数。

　　需要处理任何特殊中断屏蔽（通过IER0寄存器）。通过嵌入汇编语言语句可以使能或禁止中断，也可以修改IER0寄存器而不会破坏C环境或C指针。

　　中断处理程序不能有参数，即使声明了参数也会被忽略

　　中断处理程序不能被普通C代码调用。

　　为了将中断程序和中断联系起来，需要将分支程序放在合适的中断向量中，通过.sect指令创建一个简单的分支指令表就可以实现此操作。

　　在汇编语言中，需要在中断程序名前加下划线，如_c_int00。

　　分配堆栈到偶地址。

　　c_int00是系统复位中断。当进入c_int00中断时，运行时间堆栈并没有被建立起来，因此不能为局部变量分配地址，也不能在运行时间堆栈中保存任何信息。

　　通过interrupt关键字可以用C函数直接处理中断。

　　interrupt关键字可以和定义为返回void并不含参数的函数一起使用。中断函数体可以有局部变量，可以自由使用堆栈。

　　c_int00是C程序入口。这个名字被保存为系统重启中断。这个特殊的中断程序初始化系统并调用了主函数。因为没有调用者，所以c_int00不保存任何寄存器。

　　例，

　　interrupt void isr（）

　　{

　　。。.

　　}

　　中断管理

　　基于DSP/BIOS管理中的硬件中断，DSP/BIOS为中断提供了一个HWI调度程序，为ISR完成必要的开头和结尾部分。如果不使用，则在调用任何DSP/BIOS对象的API之前，必须调用HWI_enter和HWI_exit汇编宏来完成ISR的开头和结束。实际上，DSP/BIOS提供的调度程序，就包括这两个宏。

　　为了正确响应硬件中断，同时，也为了DSP/BIOS内核的稳定性，必须注意：

　　1 在一个硬件中断ISR中，不要调用SWI_disable和SWI_enable。

　　2 在NMI（不可屏蔽）中断中，不要调用硬件中断使能/禁止函数。

　　3 当使用DSP/BIOS调度程序时，不要使用HWI_exit和HWI_enter汇编宏

　　4 中断中，可以打开新中断。

　　我们可以在中断配置选项卡中，设置Interrupt Mask 来实现在DSP/BIOS调度程序执行前禁止某些中断。

　　浅谈DSP入门应用

　　1、DSP中断管理分为3个层次：外设级，PIE级，CPU级。

　　其中，外设级中断管理负责具体外设中断源的允许与禁止，PIE级中断管理负责对外设级中断分组并按照优先级管理，CPU内核级中断管理则负责处理直接向CPU申请的中断请求。

　　

　　DSP控制器的外设中断扩展模块（PIE），对中断进行集中化扩展，使每一级CPU中断均可以响应多个中断源。

　　2、PIE级中断及管理：

　　CPU内核级中断（INT1–INT14），INT1-INT12被PIE模块用来进行中断扩展，有12组，每组8个中断源。

　　

　　各中断的优先级自上而下，由右到左逐步降低，总体优先级INT1最高，INT12最低。

　　INT13由CPU定时器1和外部中断XINT13复用，INT14由定时器2独占。

　　3、中断响应过程

　　

　　4、中断寄存器介绍

　　PIEIFRx （1-12）中断标志寄存器

　　PIEIERx （1-12）中断屏蔽寄存器

　　各有12个，每个16位宽，只用了前8位分别表示8个中断源；IFR标志中断到来，IER表示是否要响应（PIEIFRx.1-8，PIEIERx.1-8）

　　PIEACKx （1-12）应答位

　　CPU是否响应给位的中断，为0中断送入CPU，为1等待

　　PIECTRL PIE控制寄存器，只读

　　读取中断向量

　　XINTnCR （n为1-7） 7个外部中断

　　选择中断边沿，01上升沿；外部中断允许位

　　5、代码片

　　PieCtrlRegs.PIEIFR1.bit.INTx4=1;//在PIE中断组1设置XINT1的中断标志位

　　PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx4=1;//允许PIE中断组1的XINT1 中断

　　PieCtrlRegs.PIEACK.all = 0x0004;//清除中断组3的ACK位，以便再次响应

　　PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE=1;//允许从向量表中读取中断向量

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6、定时器中断实例

　　#include “DSP2833x_Device.h”

　　#include “DSP2833x_Examples.h”

　　interrupt void cpu_timer0_isr（void）;//声明中断服务函数

　　void main（）

　　{

　　//step1：初始化系统控制、PLL、看门狗、允许外设时钟

　　InitSysCtrl（）;

　　//step2：初始化GPIO

　　InitGpio（）;

　　//step3：清除所有中断，初始化PIE向量表

　　DINT;

　　InitPieCtrl（）; //初始化PIE控制器

　　IER = 0x0000; //禁止CPU中断

　　IFR = 0x0000; //清除所有CPU中断标志

　　InitPieVectTable（）; //初始化PIE中断向量表

　　EALLOW;

　　PieVectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr; //重映射中断向量，指向中断服务程序

　　EDIS;

　　//step4：初始化外设模块

　　InitCpuTimers（）;

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

　　CpuTimer0Regs.TCR.all = 0x4001; //允许定时器中断，且设置TSS为0启动定时器工作

　　//step5：

　　IER |= M_INT1; //允许CPU的INT1中断，该中断连接至TINT0

　　PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1; //在PIE中断组1中允许TINT0中断

　　EINT; //清除全局屏蔽

　　ERTM; //允许全局实时中断

　　//step6：循环

　　while（1）;

　　}

　　interrupt void cpu_timer0_isr（void）

　　{

　　CpuTimer0.InterruptCount++;

　　PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; //清除PIE中断组1的应答位，以便CPU再次响应

　　}

　　结语

　　关于DSP的相关介绍就到这了，希望通过本文能让你对DSP有更全面的认识。

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