定时器和中断系统(4.25)

2.5片内外设

’C54x

片内外设包含如下几部分：⑴外部总线操作；⑵通用I/O口(引脚)；⑶定时器；⑷时钟发生器；⑸主机接口；⑹同步串行接口；⑺时分复用串行接口(TDM)；⑻软件可编程等待状态发生器；⑼可编程存储器组切换模块。JTAG接口2.5.1通用I/O口

通用I/O口有两个：跳转控制输入引脚BIO和外部标志输出引脚XF⒈跳转控制输入引脚BIO：该引脚可用于监视外部设备的状态。程序可以根据引脚BIO输入状态有条件地执行一个分支转移。条件执行指令：

XCn，

cond[，cond[，cond]操作数n=1或2功能:1、如果n=1且条件满足，则在该指令之后的一条1-字指令被执行；

2、如果n=2且条件满足，则在该指令之后的一条2-字指令或两条1-字指令被执行。

3、如果条件未满足，则根据n=1或2执行一条或两条NOP指令。例一:XC1，ALEQ；如果A的值小于或等于0，则执行1字指令MAR*AR1+以修改AR1MAR*AR1+ADDA，DAT100

指令执行前指令执行后

A=FFFFFFFFFFh A=FFFFFFFFFFh AR1=0031h AR1=0032h例二:XC2，BIO；如果引脚BIO为低电平（条件满足），则执行后面的一条双字指令或2条单字指令。⒉外部标志输出引脚XF外部标志输出引脚XF可以用于向外部设备发出信号。XF信号可以由软件控制。通过对STl（bit13)中的XF位置1或清0，XF引脚输出为高电平和低电平，亦即CPU向外部发出1和0信号。

执行指令：

SSBXXF；对XF置位

RSBXXF

；对XF复位2.5.2定时器

C5402内部有定时器0和定时器1两个定时器。结构一样。片内硬件定时器是软件可编程的，可用于周期性地产生中断。定时器可以用来产生外部接口电路的采样时钟，如模拟接口。

1.定时器的结构和特点定时器主要由3个16位的存储器映像寄存器及相应的逻辑控制电路组成。3个存储器映像寄存器的地址列于下表中。Timer0地址Timer1地址寄存器说明0024H0030HTIM定时器寄存器，每计数一次自动减10025H0031HPRD定时器周期寄存器，当TIM减为0后，CPU自动将PRD的值装入TIM0026H0032HTCR定时器控制寄存器，包含定时器的控制和状态位

C54xDSP定时器结构如下图所示。它由两个基本功能块组成，即主定时器模块(PRD和TIM)、预定标器模块(TCR中的TDDR和PSC等)及相应的逻辑控制电路。主定时器模块(由PRD和TIM组成)预定标器模块(由TCR的TDDR和PSC位组成)。

*定时器寄存器(TIM)：是减1计数器，可加载周期寄存器PRD的值，并随计数减少。*定时器周期寄存器(PRD)：PRD用于重载定时器寄存器(TIM)。定时器控制寄存器(TCR)TCR包含定时器的控制和状态位，控制定时器的工作过程。定时器主要特点：(1)定时器是一个减计数器。(2)由16位计数器和4位预分频计数器组成。16位计数器的触发脉冲由预分频计数器提供，预分频计数器的触发脉冲是CPU时钟信号。(3)有复位功能。(4)可以选择调试断点时定时器的工作方式。定时器控制寄存器的控制和状态位如下：2.定时器控制寄存器(TCR)

TCR各位的意义描述如下表所示

3．定时器工作原理定时器的工作过程：定时器的基准工作脉冲由CLKOUT提供，每来一个脉冲，预定标计数器PSC减1，当PSC减至0时，下一个脉冲到来时，PSC产生借位。借位信号分别控制定时计数器TIM减1和重新将TDDR的内容加载到预定标计数器PSC。每次定时计数器TIM

减为0时，PSC的下一个借位信号到来时，TIM也产生借位信号，此借位信号作为中断信号送到CPU和定时器输出引脚TOUT

，同时控制或门3重新用PRD值装载TIM

。

定时器的基本定时周期（定时时间）T可由下式计算：

T=TCLKOUT*(TDDR+1)*(PRD+1)

4.定时器的初始化初始化定时器的步骤如下：(1)对寄存器TCR中的TSS位置1，停止定时器工作；(2)装入PRD初值；(3)重新装入TCR：初始化TDDR、将TSS清0启动定时器、将TRB置1重新装入定时初值（PRD加载到TIM，TDDR加载到PSC）。使能定时器中断的操作步骤如下(假定INTM=1)：(1)

将IFR中的TINT位置1，清除尚未处理完(挂起)的定时器中断。(2)

将IMR中的TINT位置1，使能定时器中断。(3)

将ST1中的INTM位清0，开放所有的中断。例：用TMS320C54x作为信号发生器，输出周期为8ms的方波信号。假定主频f=10MHz。编写出汇编源程序。解：因为输出方波周期为8ms,所以定时中断周期T（即定时时间）应为4ms,每中断1次将XF引脚的电平取反1次便可在XF引脚产生周期为8ms的方波。(TDDR+1)(PRD+1)=T*f，T*f=4*10-3*10*106=40000取TDDR+1=16，则PRD+1=40000/16=2500则TDDR=15，PRD=2499=9C3H程序如下：

.mmregs .def START .def INTSERVEX .usect "STACK",10定时器的使用FLAG .set 60h .textSTART: STM #X+10,SP STM #0120H,PMST;中断向量表首址0100h,定时

;器中断向量014ch STM #0010H,TCR STM #9C3H,PRD STM #0FEFH,TCRSSBXXFSTM#1,FLAG STM #08H,IFR STM #08H,IMR RSBX INTM WAIT: B WAIT;以下是中断服务程序INTSERVE: RSBX CPL LD #0,DP BITF FLAG,#1 BC XFOUT,NTC RSBX XF STM #0,FLAG B NEXTXFOUT: SSBX XF STM #1,FLAGNEXT: RETE .end指令BITF Smem，#lk功能：如果（（Smem）ANDlk）=0

则

否则 说明：该指令检测数据存储器操作数Smem的某位或多位，若指定位（一位或多位）为0，状态寄存器ST0中的TC位清0，否则置1。常数lk用于屏蔽待检测位。要检测Smem中某位或某几位是否为1时，常数lk中与之对应的位应为1，而其他位为0。例BITF60H，#0001H指令执行前 TC=XDP=0RAM：（60H）=1205H7、命令文件的编写命令文件在片内RAM中定义几个区间，用于存放与主程序和中断服务程序、中断向量表、堆栈相应的段。指令执行后TC=1DP=0RAM：（60H）=1205H定时器的使用用定时器可以实现方波发生器、脉冲频率监测器、周期信号周期监测等功能。

ORM #0010h,TCR0；停止定时器0STM #799,TIM0STM #799,PRD0STM #K_TCR0,TCR0；启动定时器0中断;K_TCR0=0269HST #0FFFFh,IFR；初始化中断

ORM #0008h,IMRRSBXINTM 例如：用定时器设计一个周期为4ms的方波信号发生器。假设DSP主频为4MHZ(TCLKOUT=250ns),方波信号周期为4ms,那么定时中断周期应为T=2MS,每中断一次，输出端电平取反一次。定时中断周期T=TCLKOUT*(TDDR+1)*(PRD+1),假设TDDR=9,那么PRD=799(031FH). 15-1211109-6543-0保留softfreePSCTRBTSSTDDR预定标计数器定时器重新加载控制位定时器停止位定时器分频系数;K_TCR0设置定时器0控制寄存器的内容K_TCR0_SOFT.set0b<<11K_TCR0_FREE.set0b<<10K_TCT0_PSC.set1001b<<6K_TCT0_TRB.set1b<<5K_TCT0_TSS.set0b<<4K_TCT0_TDDR.set1001b<<0K_TCR0.setK_TCR0_SOFT|K_TCR0_FREE|K_TCT0_PSC|K_TCT0_TRB|K_TCT0_TSS|K_TCR0_TDDR;初始化定时器0

t0_flag.usect"vars",1

timout:PSHMST0 PSHMST1BITFt0_flag,#1 BCxf_out,NTC SSBXXF ST#0,t0_flag Bnextxf_out:RSBXXF ST#1,t0_flagnext: POPMST1POPMST0 RETE;当前XF输出电平标志位，如果t1_flag=1,;则XF=1；如果t1_flag=0,则XF=0

.sect“.vector”rst:b_c_int00

nop

nop

nop space18*4*16tint0: btimout

利用DSP的定时器，在XF引脚输出一个频率为1kHz的方波。编程要求：（1）DSP实验板上晶振频率为16MHz，对时钟发生器的PLL编程，使CPU的时钟频率为32MHz；（2）定时器采用中断方式定时，将中断向量表移到从0100h单元开始的程序存储空间。1、计算定时器的参数TDDR和PRD2、由中断向量表起始地址0100H求出IPTR值3、由IPTR、MP/MC、OVLY、DROM、CLKOFF等的值求得PMST的值。4、由中断向量表起始地址0100H和定时器0的中断号求得定时器0的中断向量地址5、编写主程序。主程序主要是对DSP初始化，主要包括：（1）设置堆栈和堆栈指针（中断时堆栈用于保存断点地址）（2）PMST寄存器的初始化（3）定时器的初始化（包括中断初始化）6、编写中断服务程序中断服务程序主要作用是：每次定时时间到时，将XF引脚的状态取反。但DSP没有取反指令，因此，进入中断服务程序后首先要判断XF引脚的当前状态，若为1则修改为0，若为0则修改为1。为此，需要将数据存储器的某个单元作为标志单元，该单元的某个位作为标志位，用此标志位来标志XF引脚的状态。每次进入中断服务程序后通过检测该标志位的值来判断XF引脚当前的状态。指令BITF Smem，#lk功能：如果（（Smem）ANDlk）=0

则

否则 说明：该指令检测数据存储器操作数Smem的某位或多位，若指定位（一位或多位）为0，状态寄存器ST0中的TC位清0，否则置1。常数lk用于屏蔽待检测位。要检测Smem中某位或某几位是否为1时，常数lk中与之对应的位应为1，而其他位为0。例BITF60H，#0001H指令执行前 TC=XDP=0RAM：（60H）=1205H7、命令文件的编写命令文件在片内RAM中定义几个区间，用于存放与主程序和中断服务程序、中断向量表、堆栈相应的段。指令执行后TC=1DP=0RAM：（60H）=1205H练习解答5.3链接命令文件有什么作用？在生成DSP代码过程中何时发挥这些作用？答：链接命令文件的主要作用有两方面：一是利用MEMORY命令定义目标系统的存储器配置，包括对存储器各部分命名，以及规定它们的起始地址和长度；一是利用SECTIONS命令告诉链接器如何将输入段组合成输出段，以及将输出段放在存储器中的什么位置。这些作用是在链接器对目标文件进行链接的过程中起作用的。

5.10在文件的链接过程中，需要用到Linker命令文件。请按如下参数设计一个命令文件，其参数为： 中断向量表起始地址为7600H；长度为8000H； 源程序代码在中断向量之后； 初始化数据起始为1F10H；长度为4000H； 未初始化数据在初始化数据之后。解：命令文件为：MEMORY{PAGE0:PROM: org=7600h,len=8000hPAGE1:DRAM： org=1F10h,len=4000h}SECTIONS{.vectors :>PROMPAGE0.text :>PROMPAGE0.data :>DRAMPAGE1.bss :>DRAMPAGE1}2.6中断系统

C54xDSP既支持软件中断，也支持硬件中断：1、软件中断：由程序指令（INTR、TRAP或RESET）请求的中断。2、硬件中断：由物理设备信号请求的中断，他有两种形式：①受外部中断口信号触发的外部硬件中断。②受片内外设信号触发的内部硬件中断。一、中断分类分成如下两大类：可屏蔽中断和不可屏蔽中断。1、可屏蔽中断：可以用软件来屏蔽或使能的中断’C54xDSP最多可以支持16个用户可屏蔽中断，例如’C5402只使用14个可屏蔽中断。这14个中断的硬件名称为：

①

②

RINT0、XINT0、RINT1和XINT1（串行口中断）③TINT0、TINT1（定时器中断）④HPINT、DMAC0、DMAC4、

DMAC52、非屏蔽中断：这些中断是不能够屏蔽的。包括所有的软件中断，以及两个外部硬件中断（复位和）。

C5402中断源的中断向量及硬件中断优先权二、中断标志寄存器（IFR）

中断标志寄存器:是一个存储器映射的CPU寄存器，每个可屏蔽中断在IFR中有其相应的中断标志位，当CPU接收到可屏蔽中断请求时，IFR相应的位置1。直到CPU响应该中断为止。

将中断标志清0

的4种方法：①’C54xDSP复位（引脚为低电平）。②中断得到处理。③将1写到IFR中的适当位（相应的位变为0），相应的尚未处理的中断被清除。④利用合适的中断号执行INTR指令。三、中断屏蔽寄存器（IMR）

中断屏蔽寄存器（IMR）:是一个存储器映射的CPU寄存器，用来屏蔽外部和内部的可屏蔽中断。

如果状态寄存器ST1中的INTM位=1，IMR无效。当ST1中的INTM位=0时，

IMR寄存器中的某一位为1，就使能相应的中断。用户可以对IMR寄存器进行读写操作。

四、处理中断的步骤

’C54xDSP处理中断分如下三个步骤：1、接收中断请求通过软件（程序代码）或硬件（引脚或片内外设）请求挂起主程序。如果中断源正在请求一个可屏蔽中断，则当中断被接收到时中断标志寄存器（IFR）的相应位被置1。(1)

硬件中断请求

’C5402硬件中断的请求信号：

外部中断口可屏蔽中断：

INT3~INT0引脚；

外部口非屏蔽中断：RS和NMI引脚；

片内外设中断：BRINT0、BXINT0、BRINT1和BXINT1(串口中断)

TINT0、TINT1(定时器中断)；

DMAC4、DMAC5（DMA中断）；

HPINT(HPI中断)。

(2)

软件中断请求

软件中断是由程序指令产生的中断请求，主要有3条指令：

INTR、TRAP

、RESET指令软件中断指令

INTR：语法：INTRK；K为中断号，0≤K≤31执行：例

INTR3指令执行前PC=0025h，IPTR=1FFhINTM=0SP=1000hRAM：（0FFFh）=9653h指令执行后PC=FF8ChINTM=1SP=0FFFhRAM：（0FFFh）=0026h软件中断指令TRAP：语法：TRAPK；K为中断号，0≤K≤31执行：软件复位指令RESET：语法：RESET；无操作数执行：对PC、ST0、ST1、IFR加载初始值如下：（IPTR）<<7→PC1→C0→DP0→BRAF0→C160→CPL0→OVM0→OVA1→TC1→SXM0→HM0→FRCT1→INTM0→OVB0→ARP0→ASM1→XF0→CMPT0→IFR该指令执行非屏蔽的软件复位，以便使C54x处于一个可知状态。2、应答中断

对于软件中断和非屏蔽的硬件中断，CPU将立即响应，进入相应中断服务程序。

对于硬件可屏蔽中断，满足以下3种条件CPU才能响应中断。

①

中断优先级最高（当同时出现一个以上中断请求时）。②INTM位清0。③IMR屏蔽位为1。

满足上述条件后，CPU响应中断，终止当前正进行的操作，指令计数器PC自动转向相应的中断向量地址，取出中断服务程序地址，并发出硬件中断响应信号IACK，而清除相应的中断标志位。⒊执行中断服务程序（ISR）

当应答中断后，CPU会采取如下的操作：1、把程序计数器（PC）值（返回地址）压入堆栈；注意：程序计数器扩展寄存器（XPC）不会自动保存在堆栈中。因此，如果ISR位于和中断向量表不同的页面，用户必须在分支转移到ISR之前压入XPC到堆栈中。FRET[E]指令可以用于从ISR返回。2、将中断向量的地址加载到PC；3、取出位于中断向量地址处的分支转移指令（分支转移被延时时，并且用户也存储了一个2字指令或两个1字指令，则CPU也会获取这两个字）；4、执行分支转移，转到中断服务程序（ISR）。（如果分支转移被延时，则在分支转移之前会执行额外的指令）；5、执行中断服务程序直到遇到其中的返回指令；6、从堆栈中弹出返回地址到PC中（注意