DS原理基础及其设计 5

DSP原理与应用PrincipleandApplicationofDSP长沙师范学院信息科学与工程学院04第四章TMS320C6748常用外设学容通用输入输出接口GPIO定时器123习内中断系统4.1通用输入输出接口GPIO通用输入输出接口（GPIO）是DSP与外部电路之间的重要的通用引脚，这些引脚可以配置为输入或输出。TMS320C6748将GPIO引脚编排成9个组(BANK0~BANK8)，每组(BANK)包含16个GPIO引脚，最多可配置144个GPIO引脚。每组(BANK)引脚的配置与功能由一组寄存器来控制实现，C6748的寄存器通常是32位的，每个32位GPIO寄存器对应两组BANK（共32个引脚）。4.1通用输入输出接口GPIO4.1.1

GPIO的工作原理C6748的GPIO内部结构通常包含方向寄存器(DIR)、置位寄存器（SET_DATA）、清除寄存器（CLR_DATA）、输入/输出寄存器（INDATA/OUTDAT）、边缘检测逻辑模块（EdgeDetectionLogic）与相关寄存器等部分组成，其内部结构框图如右图所示。通过向方向寄存器(DIR)写入适当值来配置GPIO引脚的功能是输入或者输出。GPIO输出数据寄存器(OUT_DATA)保存当前GPIO的电平状态。GPIO的功能：输出功能、输入功能、中断功能4.1通用输入输出接口GPIO4.1.2

GPIO寄存器C6748每组(BANK)包含16个GPIO信号，每个32位的GPIO寄存器对应两组(BANK)GPIO信号。（1）GPIO中断使能寄存器（BINTEN）（2）GPIO方向寄存器(DIRn)0-----中断禁止

1-----中断使能0-----输出

1-----输入4.1通用输入输出接口GPIO（3）输出数据寄存器（OUT_DATAn）（4）GPIO数据置位寄存器(SET_DATAn)0-----低电平1-----高电平0-----无效

1-----输出高电平4.1通用输入输出接口GPIO（5）GPIO数据清除寄存器(CLR_DATAn)

0--------无效1-----输出低电平（6）GPIO输入数据寄存器(IN_DATAn)0--------逻辑低电平1-----逻辑高电平（7）GPIO上升沿中断设置寄存器(SET_RIS_TRIGn)0--------无效1-----允许引脚上电平由低变高产生中断（8）GPIO上升沿中断清除寄存器(CLR_RIS_TRIGn)

0--------无效1-----禁止引脚上电平由低变高产生中断（9）GPIO下降沿中断设置寄存器(SET_FAL_TRIGn)0--------无效1-----允许引脚上电平由高变低产生中断（10）GPIO下降沿中断清除寄存器(CLR_FAL_TRIGn)0--------无效1-----禁止引脚上电平由高变低产生中断（11）GPIO中断状态寄存器(INTSTATn)

0--------无中断1-----有中断申请4.1通用输入输出接口GPIO4.1.3

GPIO应用实例1.需求分析：控制GPIO0[0]、GPIO0[1]、GPIO0[2]、GPIO0[5]四个引脚上LED的亮灭；2.逐段剖析例4-1代码：使能外设时钟→配置引脚复用→设置方向寄存器→写输出数据寄存器控制LED；for(;;){ Delay(0x00FFFFFF);//延时

GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,3,GPIO_PIN_LOW);//D10灭GPIO0[2] GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,1,GPIO_PIN_HIGH);//D7亮GPIO0[0] Delay(0x00FFFFFF);//延时

GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,1,GPIO_PIN_LOW);//D7灭GPIO0[0] GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,6,GPIO_PIN_HIGH);//D6亮GPIO0[5] Delay(0x00FFFFFF);//延时 GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,6,GPIO_PIN_LOW);//D6灭GPIO0[5] GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,2,GPIO_PIN_HIGH);//D9亮GPIO0[1] Delay(0x00FFFFFF);//延时

GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,2,GPIO_PIN_LOW);//D9灭GPIO0[1] GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,3,GPIO_PIN_HIGH);//D10亮GPIO0[2]} 4.2中断系统中断是指DSP实现与外设之间实时交互的一种控制方式。当DSP在执行当前程序时由于内部或外部事件的触发中断请求，DSP暂时停止当前程序的执行，转而去执行相应的中断服务程序；待中断服务程序执行完毕后，DSP再返回原来被中断的程序继续执行。（1）C6748中断处理与响应过程产生中断请求：由外设触发中断条件或软件中断（应用程序中的软件中断指令）提出中断申请；响应中断：CPU按照中断使能状态和中断屏蔽状态判断是否响应可屏蔽中断；对于非屏蔽中断，CPU会立即做出响应；在响应中断时，CPU会清除流水线上尚未执行的指令，并将相关CPU内部寄存器保存在堆栈中，完成保护现场任务；执行中断服务子程序：CPU根据中断向量表找到中断服务子程序的入口地址，跳转并执行中断服务子程序；中断返回：执行完中断服务子程序之后，CPU从堆栈中恢复中断前内部寄存器的值，继续执行中断点之后的应用程序。4.2中断系统（2）C6748中断处理与响应过程C6748中断控制器的硬件架构框图如下图所示。中断选择器(InterruptSelector)将任意系统事件路由到12个可屏蔽中断。事件组合器（EventCombiner）能够将多个系统事件合并为一个单一事件，合并后的事件经过中断选择器送至DSP内核。异常组合器可将任意系统事件组合起来送入到DSP内核的硬件异常。4.2中断系统4.2.1事件组合器事件组合器的基本原理是通过“或”运算将一组系统事件标志“合并”为一个事件；将124个事件分成4组，组内事件按“或运算”归并为一个组合事件输出。4.2.2中断选择器中断选择器能够将128个系统事件（EVT1-EVT128）分配到DSP任意一个可屏蔽中断（INT4-INT15）。事件组合器与中断选择器组合使用能够让DSP同时处理批量中断，提供了中断处理效率。4.2中断系统4.2.3异常组合器C6748的DSP内核具有一个用于系统级、可屏蔽的异常输入（EXCEP），异常组合器（ExceptionCombiner）允许多个系统事件合并为单个异常事件输入到DSP内核，图4-26所示为异常组合器的架构原理。4.2中断系统4.2.4中断向量表中断向量表/中断服务表(IST)主要功能是相应的中断发生的时候，程序要跳转到相应的中断服务地址执行相应的指令。IST中每个中断向量能够存放8条32位指令（中断服务指令包，InterruptServiceFetchPacket(ISFP)），通常会用执行跳转指令，跳转到用户定义的中断服务子函数中；标准的ISFP最后两条指令是一条跳转到中断返回指针指令（BIRP），一条是延时指令（NOP5）以便分支目标能进入流水线的执行阶段。。4.2中断系统4.2.5中断寄存器C6748的DSP内核常用中断寄存器包括中断使能寄存器（IER）、中断标志寄存器(IFR)、中断清除寄存器(ICR）、中断服务表指针寄存器（ISTP）。（1）中断使能寄存器（IER）（2）中断标志寄存器（IFR）0-----中断禁止

1-----中断使能0-----中断未发生

1-----中断已发生4.2中断系统（3）中断清除寄存器（ICR）（4）中断服务表指针寄存器（ISTP）0-----中断标志位不清除

1-----中断标志位清除

ISTB-----中断服务表（IST）地址的基地址部分。

HPEINT-----当前挂起的已使能最高优先级中断。4.3定时器TMS320C6748片上有4个64位定时器（Timer0、Timer1、Timer2、Timer3），其中定时器1(Timer1)可以配置为看门狗定时器。定时器有4个基本模式：64位通用定时器，非链式双32位定时器，链式双32位定时器，看门狗定时器（仅Timer1）。

定时器可产生周期性中断与EDMA同步事件；看门狗定时器模式用于当器件处于错误状况时提供恢复机制。4.3定时器定时器具有三种工作模式：单次工作、持续工作和周期重载持续工作。（1）单次工作：定时器运行一个周期然后停止。（2）持续工作：定时器在每个周期结束自动清零并继续工作。（3）周期重载持续工作：定时器在每个周期自动获取重载寄存器的值并继续工作。4.3定时器4.3.164位通用定时器模式

定时器处于64位递增计数器状态，两个32位的计数器寄存器（TIM12和TIM34）组成一个64位的计数寄存器，两个32位的周期寄存器(PRD12和PRD34)组成一个64位定时器周期寄存器。定时器控制寄存器(TCR)的ENAMODE12位是使能与工作模式控制位：ENAMODE12=0定时器不运行并保持当前计数值ENAMODE12=1定时器使能为单次运行，计数值自增到与周期值相等并停止ENAMODE12=2定时器使能为持续运行，计数值将自增到达到周期值，然后自行复位为0并重新开始计数ENAMODE12=3定时器使能为周期性重载持续运行，计数值将自增到达到周期值后自行复位为0，用周期重载寄存器(REL12和REL34)的值重载周期值寄存器(PRD12和PRD34)，又开始计数。4.3定时器4.3.2非链式双32位定时器模式

在该模式下，64位定时器分为两个独立的32位定时器：（1）带4位预分频的32位定时器

（2）无预分频的32位定时器定时器的计数器采用TIM12计数寄存器作为32位定时器计数寄存器，采用PRD12周期寄存器作为32位定时器周期寄存器。4.3定时器4.3.2链式双32位定时器模式配置定时器全局控制寄存器(TGCR)的TIMMODE=3时，定时器为链式双32位定时器。预分频器采用TIM34计数寄存器作为32位预分频计数寄存器，采用PRD34周期寄存器作为32位预分频周期寄存器。计数器采用TIM12计数寄存器作为32位定时器计数寄存器，采用PRD12周期寄存器作为32位定时器周期寄存器。4.3定时器4.3.4看门狗定时器模式结构

配置定时器全局控制寄存器(TGCR)的TIMMODE=1、看门狗定时控制寄存器（WDTCR）的WDEN=1时定时器处于看门狗定时器模式。在看门狗定时器模式下，定时器要求周期性执行“喂狗指令”；若没有执行“喂狗指令”，定时器的计数器自增直到达到定时器周期时将产生看门狗超时事件，并导致复位整个处理器。“喂狗指令”是按照顺序先写

A5C6h

到看门狗服务密钥寄存器（WDKEY），然后再写

DA7Eh

到WDKEY来复位看门狗定时器。任何其他的写入WDKEY位都将立即触发看门狗超时事件。4.3定时器4.3.5定时器寄存器C6748片上四组定时器都有各自的控制与功能寄存器组，常用寄存器主要包括：计数寄存器（TIM12和TIM34）、周期寄存器（PRD12和PRD34）、控制寄存器（TCR）、全局控制寄存器（TGCR）、看门狗定时控制寄存器（WDTCR）、重载寄存器（REL12和REL34）、捕获寄存器（CAP12和CAP34）、中断控制和状态寄存器（INTCTLSTAT）和比较寄存器（CMP0-CMP7）。（1）定时器计数寄存器(TIM12和TIM34)

(2)定时器周期寄存器（PRD12和PRD34）4.3定时器（3）定时器控制寄存器（TCR）4.3定时器（3）定时器全局控制寄存器(TGCR)（4）看门狗定时器控制寄存器(WDTCR)4.3定时器4.3.6定时器实例

（1）64位通用定时器实例【例4-2】实现64位通用定时器功能，LED间隔1秒循环点亮。/***********定时器初始化函数******************************/void

TimerInit(void){//配置

定时器2为64位模式TMR_CFG_64BIT_CLK_INT=0x00000013u

TimerConfigure(SOC_TMR_2_REGS,TMR_CFG_64BIT_CLK_INT);//设置周期

TimerPeriodSet(SOC_TMR_2_REGS,TMR_TIMER12,TMR_PERIOD_LSB32);

TimerPeriodSet(SOC_TMR_2_REGS,TMR_TIMER34,TMR_PERIOD_MSB32);//使能

定时器2

TimerEnable(SOC_TMR_2_REGS,TMR_TIMER12,TMR_ENABLE_CONT);}

/***********定时器中断初化****************************/void

TimerInterruptInit(void){ //注册中断服务函数

IntRegister(C674X_MASK_INT4,TimerIsr); //映射中断到DSP可屏蔽中断

IntEventMap(C674X_MASK_INT4,SYS_INT_T64P2_TINTALL); //使能DSP可屏蔽中断

IntEnable(C674X_MASK_INT4); //使能定时器中断

TimerIntEnable(SOC_TMR_2_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);}

4.3定时器4.3.6定时器实例

（1）64位通用定时器实例【例4-2】实现64位通用定时器功能，LED间隔1秒循环点亮。/************中断服务函数************************************/void

TimerIsr(void){//禁用定时器中断

TimerIntDisable(SOC_TMR_2_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);//清除中断标志

IntEventClear(SYS_INT_T64P2_TINTALL);

TimerIntStatusClear(SOC_TMR_2_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);//改变LED状态，两个LED对应引脚GPIO6[12]、GPIO6[13]

GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,109,Flag);Flag=!Flag;

GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,110,Flag);//使能定时器中断

TimerIntEnable(SOC_TMR_2_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);}

4.3定时器4.3.6定时器实例

（2）非链式双32位定时器实例【例4-3】使用的定时器1非链式双32位模式，使两个LED灯分别以1s、2s为周期闪烁。/***********定时器初始化函数******************************/void

TimerInit(void){//配置定时器1为非链式双32位模TMR_CFG_32BIT_UNCH_CLK_BOTH_INT=0x00000017uTimerConfigure(SOC_TMR_1_REGS,TMR_CFG_32BIT_UNCH_CLK_BOTH_INT);//设置周期

TimerPeriodSet(SOC_TMR_1_REGS,TMR_TIMER12,TMR_PERIOD12);TimerPeriodSet(SOC_TMR_1_REGS,TMR_TIMER34,TMR_PERIOD34);TimerPreScalarCount34Set(SOC_TMR_1_REGS,TMR_Prescale);//使能定时器1TimerEnable(SOC_TMR_1_REGS,TMR_TIMER_BOTH,TMR_ENABLE_CONT);}/***********定时器中断初化****************************/voidTimerInterruptInit(void){ //注册中断服务函数IntRegister(C674X_MASK_INT4,Timer12Isr);

IntRegister(C674X_MASK_INT5,Timer34Isr); //映射中断到DSP可屏蔽中断

IntEventMap(C674X_MASK_INT4,SYS_INT_T64P1_TINT12);

IntEventMap(C674X_MASK_INT5,SYS_INT_T64P1_TINT34); //使能DSP可屏蔽中断

IntEnable(C674X_MASK_INT4);

IntEnable(C674X_MASK_INT5); //使能定时器/计数器中断

TimerIntEnable(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE|TMR_INT_TMR34_NON_CAPT_MODE);}

4.3定时器4.3.6定时器实例

（2）非链式双32位定时器实例【例4-3】使用的定时器1非链式双32位模式，使两个LED灯分别以1s、2s为周期闪烁。/************中断服务函数************************************/voidTimer12Isr(void){//禁用定时器中断

TimerIntDisable(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);//清除中断标志

IntEventClear(SYS_INT_T64P1_TINT12);

TimerIntStatusClear(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);//改变LED状态，LED对应引脚GPIO6[12]

Flag12=!Flag12;GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,109,Flag);//使能定时器中断

TimerIntEnable(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR12_NON_CAPT_MODE);}voidTimer34Isr(void){//禁用定时器/计数器中断TimerIntDisable(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR34_NON_CAPT_MODE);//清除中断标志IntEventClear(SYS_INT_T64P1_TINT34);TimerIntStatusClear(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR34_NON_CAPT_MODE);//改变LED状态，LED对应引脚GPIO6[13]Flag34=!Flag34;GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS,110,Flag);//使能定时器中断TimerIntEnable(SOC_TMR_1_REGS,TMR_INT_TMR34_NON_CAPT_MODE);}4.3定时器4.3.6定时器实例

（3）链式双32位定时器实例【例4-4】使用定时器1链式双32位模式，LED间隔1秒循环点亮。/***********定时器初始化函数******************************/void

TimerInit(void){//配置定时器1为链式双32位模式TMR_CFG_32BIT_CH_CLK_INT=0x0000001Fu

TimerConfigure(SOC_TMR_1_REGS,TMR_CFG_32BIT_CH_CLK_INT);//设置周期

TimerPeriodSet(SOC_TMR_1_REGS,TMR_TIMER12,TMR_PERIOD12);Time