TMS320F28x上RTOS移植关键技术研究 (2)

3 中断代码的执行

F28x系列的DSP支持1个小可屏蔽中断(NMI)和16个可屏蔽中断(INTl～INT14、RTOSINT、DLOGINT)。其中，INTl～INTl2由PIE控制单元管理。每个INT可以对应8个外设中断，即PIE可以控制96个中断源。

下面对可屏蔽中断响应过程作一介绍：

①外设发出中断请求。

②DSP看中断请求是否被允许。没计PIEIER、PIEACK、IER、INTM等寄存器和标志位的设置，具体参见参考文献。

③如果中断允许，则先执行完进入解码的二阶段之后的指令，将其他指令冲出流水线。系统将自动保存ST0、T、AL、AH、PL、PH、AR0、ARl、DP、STl、DBG-STAT、PC、IER，然后获取中断向量．加载到PC。

注意：当中断被允许后会立即清除IFR中相应标志位；但是，如果此时中断信号仍有效(保持低电平)，那么，相应IFR标志位又会被置位(不过这时此中断不套被立即响应)；这是因为CPU禁止了所有的硬件中断响应，当ISR开始执行时，它才解除禁止；井且，在执行ISR之前(此时原来的IER已保存)，当前中断的IER中相应位被清零。也就是说，同一中断源的中断不会再被响应，要等到中断服务子程序中用户来使能中断(如果需要嵌套)，或者等到中断返回自动恢复IER。

④执行中断服务子程序。

由于置位了INTM、DBGM，所以可屏蔽中断默认是不被允许的。如果要嵌套，则需程序员自己动手清除禁止中断标志。另外，中断里面LOOP、EALLOW、IDLES-TAT都被清零了，这样中断服务于程序有了一个全新的上下文。

4 从RAM中执行代码

通常情况下，程序是保存在Flash里面的，CPU从Flash中取指运行；但是，有时会要求将程序调到RAM中来执行。一方面是为追求更高的速度；另一方面是为了让Flash有最好的运行性能，需要修改Flash的等待状态周期，使能Flash Pipeline，而对F1ash的操作必须在RAM里面执行，这些操作函数就必然要从F1ash中调到RAM中执行。对于这些程序，在启动后用户程序中需要先完成存储器拷贝工作。拷贝到RAM中之后，才能调用这些函数，顺序不能乱。

5 在DSP上移植实时操作系统

所谓移植，就是使一个实时内核能在某个微处理器或微控制器上运行。在移植软件之前，先要正确配置处理器的运行模式，了解处理器的中断方式、中断向量地址等。这些工作在F28x系列DSP中由BootROM中固化的程序完成。另外，为了方便移植，大部分的RTOS代码都是用C语言写的；但仍需要用C语言和汇编语言混合编写一些与处理器相关C语言运行环境。一方面不可以改变相关状态位；另一方面汇编函数的编写需要遵循C编译器的调用规则。从复位到用户程序编译器做的设置工作见前文。

中断发生时，TMS320LF28x处理器自动保存了不少寄存器，但是如果中断服务子程序中要用其他寄存器，那么开始时要自己写现场保护程序。就实时操作系统而言，进入中断和退出中断须对系统堆栈进行现场保护。维护堆栈结构时，需要注意处理器堆栈的生长方向。虽然绝大多数微处理器和微控制器的堆栈是从上往下长的，但TI公司的DSP一般为从下往上长。
一般实时操作系统需要先禁止中断再访问代码的临界段，并且在访问完毕后重新允许中断。这就使得系统能够保护临界段代码免受多任务或中断服务例程(ISRs)的破坏。最简单的实现方法是直接调用处理器指令来禁止中断和允许中断。

笔者选择了目前应用比较广泛的实时操作系统μC／OS-Ⅱ。要移植μC／OS-Ⅱ需要满足以下要求：

◇处理器的C编译器能产生可重入代码；
◇用C语言就可以打开和关闭中断；
◇处理器支持中断，并且能产生定时中断(通常在10～100 Hz之间)；
◇处理器支持能够容纳一定量数据(可能是几千字节)的硬件堆栈；
◇处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。

移植工作包括以下几个内容：

◇用#define设置一个常量的值(OS_CPU.H)；
◇声明lO个数据类型(OS_CPU.H)；
◇用#define声明3个宏(OS_CPU．H)；
◇用C语言编写6个简单的函数(OS_CPU_C．C)；
◇编写4个汇编语言函数(OS_CPU_A．ASM)。

移植的难点在于实现OS_CPU_A．ASM。这个文件的实现需要十分清楚处理器启动过程和中断处理。以及代码的运行过程。由于TI公司的DSP堆栈从下往上长，所以移植时需要置OS_STK_GROWTH为0。可以简单地使用TIMS320LF28x的中断使能和禁止命令来实现OS_ENTER_CRITICALO、OS_EXIT_CRITICAL()两个宏。

以下是移植时OS_CPU_A．ASM文件里任务切换的代码。任务切换时，须时刻注意自己设计的堆栈结构。



结语

本文详细说明了从上电复位开始，DSP中程序运行的过程；分析了固化在片上ROM的程序以及由编译器自动生成的程序。另外，通过对DSP/BIOS启动、中断执行，从RAM中执行代码等问题的探讨，了解DSP的运行机制，掌握移植实时操作系统的关键技术知识。笔者成功地将实时操作系统μC／OS-Ⅱ移植到了TMS320LF2812数字信号处理器上。