DSP中對中斷的理解淺談DSP入門應用

　　本文主要是關于DSP的相關介紹，并著重對DSP對中斷的理解及其入門應用進行了詳盡的闡述。

　　DSP

　　現代社會對數據通信需求正向多樣化、個人化方向發展。而無線數據通信作為向社會公眾迅速、準確、安全、靈活、高效地提供數據交流的有力手段，其市場需求也日益迫切。正是在這種情況下，3G、4G通信才會不斷地被推出，但是無論是3G還是4G，未來通信都將離不開DSP技術（數字信號處理器），DSP作為一種功能強大的特種微處理器，主要應用在數據、語音、視像信號的高速數學運算和實時處理方面，可以說DSP將在未來通信領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的運算速度，才能實現各種繁雜的計算、解壓縮和編譯碼。而目前DSP按照功能的側重點不一樣，可以分為定點DSP和浮點DSP，定點DSP以成本低見長，浮點DSP以速度快見長。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揮。為了能將定點與浮點的優勢集于一身，突破DSP技術上的瓶頸，人們又推出了一種高級多重處理結構--VLIW結構，該結構可以在不提高時鐘速度的情況下，實現很強的數字信號處理能力，而且它能同時具備定點DSP和浮點DSP所有的優點。為了能推出一系列更高檔的新技術平臺，人們又開始注重DSP的內核技術的開發，因為DSP的內核就相當于計算機的CPU一樣，被譽為DSP的心臟，大量的算法和操作都得通過它來完成，因此該內核結構的質量如何，將會直接影響整個DSP芯片的性能、功耗和成本。

　　考慮到未來無線訪問Internet因特網和開展多媒體業務的需要，現在美國的Sun公司又開始準備準將該公司的拳頭產品--PersonalJava語言嵌入到DSP中，以便能進一步提高DSP在處理信號方面的自動化程度和智能化程度。當然，在以前DSP中也潛入了其他軟件語言，例如高級C語言，但這種語言在處理網絡資源以及多媒體信息方面無能為力；而PersonalJava是一種適合個人網絡連接和應用的Java環境，基于該環境的個人通信系統可以從網絡和Internet網上下載數據和圖像。此外，人們還在研究開發符合MPEG-4無線解壓縮標準DSP，該壓縮標準將為未來通信傳輸各種多媒體信息提供了依據。

　　作為一個案例研究，我們來考慮數字領域里最通常的功能：濾波。簡單地說，濾波就是對信號進行處理，以改善其特性。例如，濾波可以從信號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信號做濾波呢？我們來看看其優越性：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境因素。而數字濾波器則基本上不受環境的影響。數字濾波易于在非常小的寬容度內進行復制，因為其性能并不取決于性能已偏離正常值的器件的組合。一個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。使用微處理器來實現數字濾波器，就可以通過對其重新編程來改變濾波的特性。

　　DSP中對中斷的理解

　　1 中斷概述

　　中斷定義：由硬件或軟件驅動的信號，使DSP將當前的程序掛起，執行另一個稱為中斷服務子程序（ISR）的任務。

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

　　當CPU同時收到多個硬件中斷請求時，CPU會按照預先定義的優先級對它們做出響應和處理。

　　所有的軟件中斷都是不可屏蔽中斷

　　DSP處理中斷的步驟：

　　（1）接收中斷請求。軟件和硬件都要求DSP將當前程序掛起。

　　（2）響應中斷請求。CPU必須響應中斷。如果是可屏蔽中斷，響應必須滿足某些條件。如果是不可屏蔽中斷，則CPU立即響應。

　　（3）準備進入中斷服務子程序。

　　CPU要執行的主要任務有：

　　完成當前指令的執行，并沖掉流水線上還未解碼的指令

　　自動將某些必要的寄存器的值保存到數據堆棧和系統堆棧

　　從用戶實現設置好的向量地址獲取中斷向量，該中斷向量指向中斷服務子程序

　　（4）執行中斷服務子程序。

　　CPU執行用戶編寫的ISR。ISR以一條中斷返回指令結束，自動恢復步驟（3）中自動保存的寄存器值。

　　? 注意：

　　外部中斷只能發生在CPU退出復位后的至少3個周期后，否則無效；

　　在硬件復位后，不論INTM位的設置和寄存器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。

　　無論硬件何時請求一個可屏蔽中斷，在一個中斷標志寄存器里就有相應的中斷標志置位。該標志一旦置位，相應的中斷還必須使能，否則不會得到處理。

　　當CPU在實時硬件仿真模式下暫停時，只能處理時間臨界中斷。

　　可屏蔽中斷標準處理流程：

　　1. 向CPU發送中斷請求。

　　2. 設置響應的IFR標志。CPU檢測到一個有效的可屏蔽中斷請求時，它設置并鎖上某個中斷標志寄存器的響應標志位，這個位保持鎖定，直到該中斷得到響應或者復位，才清楚

　　3. IER中斷使能？根據中斷使能寄存器是否使能，響應中斷。

　　4. INTM = 0？全局開放中斷，才響應

　　5. 跳轉到ISR服務程序，

　　6. 執行ISR服務程序

　　7，返回。

　　3 不可屏蔽中斷

　　當CPU接收到一個不可屏蔽中斷請求時，立即無條件響應，并很快跳轉到相應的中斷服務子程序（ISR）

　　C55x的不可屏蔽中斷有：

　　硬件中斷/RESET。如果引腳/RESET為低電平，則觸發了一個DSP硬件復位和一個中斷（迫使執行復位ISR）。

　　硬件中斷/NMI。如果引腳/NMI為低電平，則CPU必須執行相應的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CPU響應按鍵后，檢查相關引腳中斷標記寄存器，若標志位為1，則響應該中斷。同時，清除中斷標志寄存器位。

　　5 c_int00

　　當C環境被初始化時，啟動程序禁止中斷。如果系統使用中斷，必須處理有關的中斷使能或屏蔽。

　　關于中斷的幾個要點：

　　中斷程序會執行任何其它函數執行的工作，包括訪問全局變量、為局部變量分配地址、調用其它函數。

　　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寄存器而不會破壞C環境或C指針。

　　中斷處理程序不能有參數，即使聲明了參數也會被忽略

　　中斷處理程序不能被普通C代碼調用。

　　為了將中斷程序和中斷聯系起來，需要將分支程序放在合適的中斷向量中，通過.sect指令創建一個簡單的分支指令表就可以實現此操作。

　　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是系統復位中斷。當進入c_int00中斷時，運行時間堆棧并沒有被建立起來，因此不能為局部變量分配地址，也不能在運行時間堆棧中保存任何信息。

　　通過interrupt關鍵字可以用C函數直接處理中斷。

　　interrupt關鍵字可以和定義為返回void并不含參數的函數一起使用。中斷函數體可以有局部變量，可以自由使用堆棧。

　　c_int00是C程序入口。這個名字被保存為系統重啟中斷。這個特殊的中斷程序初始化系統并調用了主函數。因為沒有調用者，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HWI調度程序，為ISR完成必要的開頭和結尾部分。如果不使用，則在調用任何DSP/BIOS對象的API之前，必須調用HWI_enter和HWI_exit匯編宏來完成ISR的開頭和結束。實際上，DSP/BIOS提供的調度程序，就包括這兩個宏。

　　為了正確響應硬件中斷，同時，也為了DSP/BIOS內核的穩定性，必須注意：

　　1 在一個硬件中斷ISR中，不要調用SWI_disable和SWI_enable。

　　2 在NMI（不可屏蔽）中斷中，不要調用硬件中斷使能/禁止函數。

　　3 當使用DSP/BIOS調度程序時，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卡中，設置Interrupt Mask 來實現在DSP/BIOS調度程序執行前禁止某些中斷。