C54x 的片内外设

1、Chapter 8 C54x 的片内外设,2,主要内容,C54x 的时钟发生器 C54x 的中断系统 C54x 的定时器及应用 C54x 的主机接口和串行口(略) C54x 的外部总线 (略),3,片内外设概述,片内外设是指集成在 DSP 芯片内部的扩展功能模块，包括时钟发生器、中断、定时器、主机接口、串行口等 片内外设主要用于与外部器件进行数据交换和通信，其优势在于： 对片外设备进行访问一般需要借助外部总线和中断机制，而对片内外设的访问直接通过片内总线就可以完成，无需插入等待状态，效率更高； 将模数/数模转换、定时器等常用模块集成在芯片中简化了电路板设； 可以实现一些特殊功能，如 JTAG、

2、等待状态发生器等 CPU 通过读写相应的控制寄存器来访问和控制片内外设 片内外设寄存器被映射到数据存储空间的第0页 (地址 20h5Fh),4,时钟发生器,时钟发生器为 C54x 提供时钟信号, 其结构包括内部振荡器和 PLL 锁相环电路 时钟发生器有两种驱动方式 使用内部振荡电路产生时钟信号 在 Xl 和 X2/CLKIN 引脚之间接入一个晶体, 用于启动内部振荡器 驱动能力弱, 频率范围小 (20K60MHz) 使用外部时钟源驱动 将外部时钟信号直接加到DSP芯片的X2/CLKIN引脚, 而X1引脚悬空 驱动能力强, 频率范围大 (1200MHz),5,硬件配置 PLL,C541/C542

3、/C543/C545/C546 等 DSP 支持通过硬件设置来配置 PLL, 不同芯片支持不同配置方案; 停止工作等效于 IDLE3 省电模式,6,C545A/C546A/C548 等芯片支持用软件编程的方法控制 PLL 锁相环 软件可编程 PLL 提供两种形成时钟信号的方式 PLL 方式 (倍频方式) 工作频率 = 输入时钟 (CLKIN) 系数 系数的范围为 0.2515, 共有 31 个系数可供选择 DIV 方式 (分频方式) 工作频率 = 输入时钟 (CLKIN) 系数, 系数为 2或4 在DIV 方式下, 包括 PLL 在内的所有模拟电路都会被关断, 以降低功耗 PLL 的行为通过设

4、置时钟方式寄存器 CLKMD 来定义 (STM 指令),软件可编程 PLL,7,PLLSTATUS: PLL 状态位; 为 0/1 表明时钟发生器处于 DIV/PLL 模式 PLLNDIV: 决定时钟发生器的工作方式; 为 0/1 表明要采用 DIV/PLL 方式 PLLON/OFF: 与 PLL_NDIV 一起决定 PLL 工作与否; 两标志位都为 0 时, PLL 关闭 PLLCOUNT: 设定 PLL 为 CPU 提供时钟信号前需要的牵引时间; 为一减法计数器, 以 16 倍的输入时钟周期作为递减周期 (即每 16 个时钟周期减 1) PLLDIV: 与 PLL_MUL 和 PLL_ND

5、IV 一起决定频率扩大或缩小的系数 PLLMUL: 与 PLL_DIV 和 PLL_NDIV 一起决定频率扩大或缩小的系数,时钟方式寄存器,CLKMD 的结构, 牵引时间: PLL 锁定频率 (提供稳定时钟信号) 所需要的时间,8,频率缩放系数,可编程 PLL 的频率缩放系数,由上表可以推知, 可编程 PLL 共有 31个可供选择的系数, 分别是: 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5, 1.75, 2, 2.25, 2.5, 2.75, 3, 3.25, 3.5, 3.75, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 9, 10, 11, 1

6、2, 13, 14, 15,例如: STM #0 xF7FF, CLKMD ; CLKMD=1111011111111111B, 系数为 1,9,C54x 根据引脚 CLKMD1CLKMD3 的状态来决定芯片复位之后如何设置时钟方式寄存器 CLKMD, 以及如何产生时钟信号,CLKMD的复位,10,若要改变 PLL 的倍频系数, 必须先将 PLL 的工作方式从倍频 (PLL 方式) 切换到分频 (DIV 方式); 具体步骤如下:,倍频切换,复位 PLLNDIV, 选择 DIV 方式; 检测 PLLSTATUS 标志位, 以确定 PLL 工作方式是否已顺利切换; 根据所需时钟频率, 确定倍频系数

7、; 根据时钟频率确定牵引时间, 即PLLCOUNT; 重新设定 CLKMD 寄存器,倍频切换例程 STM #00H, CLKMD status: LDM CLKMD, A AND #01H, A BC status, ANEQ STM #03EFH, CLKMD,PLL_NDIV= 1, PLL_DIV= 0, PLL_NUL =0, 倍频系数为 1,若要在二分频和四分频之间进行切换, 则必须先将 PLL 切换到整数倍频方式,11,牵引时间的确定,PLLCOUNT Lockup_Time / (16T_CLKIN),12,中断系统概述,C54x 的中断类型 按照中断源的性质, 可分为软件中断和

8、硬件中断 软件中断: 利用 INTR, TRAP, RESET 指令发出; 无优先级之分 硬件中断: 由片内外设中断信号或外部中断信号触发; 有优先级之分 按照处理方式, 可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断 可屏蔽中断: 能用软件屏蔽或开放; C54x 最多支持 16 个可屏蔽中断 不可屏蔽中断: 不能用软件屏蔽; 包括所有软件中断和两个外部硬件中断, 即 RS 和 NMI (注意: 硬件中断服务程序也可以用软件方式启动),中断就是 CPU 暂时中止当前操作, 转而去处理某个特殊事件的过程; 引发中断的事件称为中断源, 中断源发出的处理请求称为中断请求, 处理中断源的程序称为中断处理程序或中断服务

9、程序,13,中断寄存器,中断标志寄存器 IFR (Interrupt Flag Register) IFR 中保存的是各种可屏蔽硬件中断的即时状态; 当且仅当某一硬件中断被触发时, IFR 中相应的标志位才会被置为 1; IFR 标志位不会被清零, 除非中断请求得到处理, 或者出现下列三种情况之一: 将 1 写入该标志位 (将该标志位清 0), 相应的尚未处理完的中断被清除; 利用对应的中断号执行 INTR 指令, 同样可将相应标志位清 0 中断屏蔽寄存器 IMR (Interrupt Mask Register) IMR 用来屏蔽或开放可屏蔽中断; 每个二进制码对应一种中断 状态寄存器 ST

10、1 中的 INTM 标志位为 0 时, 若某一屏蔽位为 0, 则屏蔽对应的中断, 若为 1, 则解除屏蔽 ( INTM 相当于所有可屏蔽中断的总开关),14,C541 只支持 9 种可屏蔽硬件中断 INT0 INT3 : 外部硬件中断 RINT0, XINT0, RINT1, XINT1 : 串行口中断和内部硬件中断 TINT : 定时器中断和内部硬件中断 寄存器标志位与硬件中断的对应关系一致 IFR 中的标志位代表是否有该类硬件中断请求等待处理 IMR 中的标志位代表是否要将该类硬件中断屏蔽,C541 的中断寄存器的结构,15,接收中断请求,接收中断请求 中断请求可以来自于硬件器件或者软件指

11、令 硬件中断请求由外部接口信号或片内外设信号自动产生; 每接收到一个硬件中断请求, 不管这个请求最终是否会被应答, 与之对应的 IFR 寄存器中的标志位都会被置为 1, 并将维持到请求被应答或标志位被重置 软件中断请求来自于程序中的 INTR, TRAP 或者是 RESET 指令 INTR : 可以启动任意中断服务程序; 当 CPU 响应 INTR 发出的中断请求时, 会将 INTM 标志位置为 1, 屏蔽其它可屏蔽中断 TRAP : 功能与 INTR 相同, 但不改变 INTM 标志位 RESET : 执行软件复位, 令 CPU 返回某一预定状态 (INTM 1),C54x 的中断处理过程可

12、以大概划分为三个步骤: 接收中断请求, 应答中断, 和执行中断服务程序,16,中断应答,接收到中断请求后, CPU 必须首先决定是否要响应这一请求; 若响应, CPU 会暂停当前操作, 执行中断服务程序 (ISR), 发出中断响应信号 IACK (外部可见的引脚信号), 并清除 IFR 标志位 不可屏蔽的中断请求 (软件 + RS ST1 中的 INTM 标志位为 0 INTM 为 1 意味着所有可屏蔽中断均被屏蔽 中断屏蔽寄存器 IMR 中的对应位为 1 IMR 中的屏蔽标志为 1 表明该中断未被单独屏蔽,17,执行中断服务程序,CPU 响应中断请求后, 会顺序执行以下操作 保护现场, 将程

13、序计数器 PC 的当前值压入堆栈; 将中断向量的地址加载到 PC; 从中断向量指定地址开始取指; 执行分支转移, 进入中断服务程序 ; 执行中断服务程序直到遇到返回指令; 从堆栈中弹出返回地址, 加载到PC中; 返回被中断的程序继续执行,保护和恢复现场时要注意: 必需保护所有会被 ISR 改变的寄存器; 恢复和保护现场时的方向相反; 如果需要保护块重复参数, 那么在恢复时应先恢复块重复计数器 BRC, 再恢复 ST1中的块重复标志位 BRAF (BRC为 0 时, BRAF 会被自动清零),中断操作流程,中断向量 跳转指令 B + 对应的 ISR 的地址,中断向量表 中断向量表示所有中断向量的

14、集合 每个中断向量在向量表中占四个字 各中断向量在向量表中的相对位置固定, 或者说序号 INDEX 固定 5 位序号 INDEX 由指令 (INTR/TRAP) 或 CPU (RESET/硬件中断) 提供 向量表起始地址由状态寄存器 PMST 中的 9 位 IPTR 决定 (基地址) 中断向量地址: IPTR7 + INDEX2,19,配置中断向量表,定义中断向量表 .title vectors.asm * RESET * .refstart .sect.RESET Bstart * INT2 * .refINT2 .sect.INT2 BINT2 .end,定义中断处理函数 .title t

15、est.asm .mmregs .def start, INT_2 . start: . RSBX INTM . end: B end INT2: SFTA A, 8 RETE .end,装载中断向量表 . MEMORY PAGE 0: vec: org = 0FF80H, len = 04H vec1: org = 0FFC8H, len = 04H SECTIONS .RESET : vec PAGE 1 .INT2 : vec1 PAGE 1 ,20,定时器的结构和工作流程,PSC 在 CPU 时钟 CLKOUT 作用下进行减 1 计数;,PSC 减至 0 后, 产生借位信号, 并将 T

16、DDR 重新加载到 PSC;,在 PSC 借位信号作用下, TIM 进行减 1 计数;,TIM 减至 0 后, 产生定时中断 TINT 和定时输出 TOUT, 同时将 PRD 重新加载到 TIM,定时器的工作流程,PMST中的CLKOFF标志位控制TOUT输出与否,21,定时器的寄存器,C54x 的片内定时器包括三个 MMR, 分别是 TIM (Timer Register): 存储定时器的当前值 PRD (Timer Period Register): 存储 TIM 的初始值, TIM 递减归零后, CPU 会自动将 PRD 的值加载到 TIM; 可用来调整 TINT/TOUT 周期 TCR

17、 (Time Control Register): 包含定时器的控制位和状态位,保留位,软件调试控制位,预定标计数器,重新 加载位,停止 状态位,分 频 系 数,决定调试过程中遇到断点时定时器的工作状态,减1计数器, 不可写入,置1时定时器复位, TDDR PSC, PRD TIM,置 1/0 时定时器停止 / 启动,对CPU时钟进行分频, 用来加载PSC,22,定时器的初始化,定时器初始化步骤及对应指令如下 根据需要, 决定 TINT 的周期, 相应选择 PDR 和 TDDR 的数值 将 TCR 中的停止状态位 TSS 置 1, 以暂时关闭定时器 STM #0010H, TCR ; TCR

18、的第四位为停止状态位 设置周期寄存器 PRD STM #0100H, PRD ; TINT 的周期 = T_CLK * (TDDR+1)*(PRD+1) 重置 TCR, 以启动定时器; 除相应设置 TDDR 外, 还要将 TSS 位清零, 以接通 CLKOUT, TRB 位置 1, 以重新加载 TIM 和 PSC STM #0C20H, TCR ; TDDR = 0, TSS =1, TRB = 1 重置 TCR 之后, 也许需要执行以下步骤以打开定时器中断: 先将 IFR 中的 TINT 位置 1, 以清除之前未处理完的定时器中断; 再将 IMR 中的 TINT 位置为 1, 以开放定时器中

19、断; INTM 置为 0, 以开放所有可屏蔽中断,23,; abc1.asm ; 定时器0寄存器地址 TIM0 .set 0024H PRD0 .set 0025H TCR0 .set 0026H ; K_TCR0：设置定时器控制寄存器的内容 K_TCR0_SOFT .set 0b ; Soft=0 K_TCR0_FREE .set 0b ; Free=0 K_TCR0_PSC .set 1001b ; PSC=9H K_TCR0_TRB .set 1b ; TRB=1 K_TCR0_TSS .set 0b ; TSS=0 K_TCR0_TDDR .set 1001b ; TDDR=9 K_T

20、CR0 .set K_TCR0_SOFT| K_TCR0_FREE| K_TCR0_PSC| K_TCR0_TRB| K_TCR0_TSS| K_TCR0_TDDR,定时器应用举例,方波发生器例程,方波周期为定时中断周期的两倍; 每中断一次, 输出端电平取一次反,24,cont.,; 初始化定时器 0 ; 根据定时长度计算公式： ; Tt=T* (TDDR+1) * (PRD+1) ; TDDR=9, PRD=1599, CLKOUT主频=4MHz, ; Tt=250*(9+1)*(1599+1)=4,000,000(ns)=4(ms) STM #1599，TIM0 STM #1599，PRD0 STM #K_TCR0，TCR0 ; 启动定时器0中断 RET ; 定时器0的中断服务子