SH-3系列单片机的程序设计关键技术

2007-04-23 11:55:20来源: 电子技术应用
SH一3是Renesas公司SupezH系列的高端32位RISC构架单片机系列,具有低功耗、高性能、集成MMU、cache和电源管理模块等特点,处理速度为60~260MIPs。SH-3包括SH7705、SH7708、SH7709、SH7727、SH7729等单片机,广泛应用于彩色打印机、扫描仪、DVD解码器等高端数码设备上。SH7709S是SH-3系列中有代表性的一款单片机,文中介绍方法均在SH7709S的系统中得到验证。

主要介绍程序设计时三个关键部分:建立中断处理程序结构、初始化C程序中赋初始值的变量和上电初始化流程。

  1 建立中断处理程序结构

SH-3的中断处理方式与一般处理器不同,没有固定的中断向量表,比较灵括,用户可以在存储器中建立上述仅是对P09702的基本应用。通过该文介绍的方法,并结合SSDl303的指令集,读者将能够对P09702应用自如。一个处理异常事件(Exeeplaon events)的程序结构,作为中断向量表。

SH一3把异常分为三类:复位(Reset)、普通异常事件(General excephon events)和中断请求(G

eneral intemapt requests),复位包括上电、手动和H—UDI复位,异常事件主要包括非法指令、地址错误等,中断请求主要包括模块中断、外部中断等。每种中断都包含若干中断源,每种中断源对应INTEVT和IMEVT2寄存器中不同的异常码。发生复位时,程序会跳到地址AO000000H执行,发生异常事件和中断请求时,程序会跳转到由向量基址寄存器VBR加不同偏移量决定的地址。不同的异常事件和中断请求对应不同的偏移量。异常事件对应的偏移量是100H,其中因TLB寄存器产生的两种异常对应的偏移量是400H,所有中断请求对应的偏移量都是600H。初始化时,要把对应的中断处理程序放到相应的地址.如图l所示。重置引导程序段(Starl段)应放在地址A00000000H的内存,当VBR=A0000000H时,异常事件处理程序段(GEEntry段)放在VBR+100H=A0000100H处,TLB异常处理程序段(TLBEntry段)放在VBR+400H=A0000400H处,中断请求处理程序段(INTEntry)放在VBR+600H=A0000600H处。系统给这几个程序段分布的空间比较小,最大不超过1KB,其主要功能是保存CPU寄存器,然后跳转到异常码判断程序,由判断程序找出中断源,并执行相应的处理程序。

GEEntry、TLBEntry与INTEntry的处理过程类似。下面以TLB异常为例来说明这一处理过程。当发生TLB异常时,程序跳转到VBR+400H地址。进入TLBEntry,首先把所有CPU寄存器保存到堆栈中(R15是堆栈指针),保存完毕后,跳转到异常码判断程序TLBHandler,由TLBHandlei判定中断源,并执行相应的处理程序。

  ·SECTION TLBEntry,CODE,ALIGN=4

  ·EXPORT_ TLBEntry

下面是用C编写的TLBHandler程序,该程序位于P段,与TLBEntry段所在的数据段不同(图1)。TLBHandler根据INTC.EXPEVT(定义在7709s.h)的值判断是哪种_TLB异常,并跳转到相应的处理程序中执行。

  2 初始化C程序中赋有初始值的变量

编译器把编译后的C程序主要分为(见图1):代码段(P)、常量段(C)、初始化数据段(D)、末初始化变量段(B)、D段对应在RAM中的数据段(R)和堆栈段(S)。其中P、C和D段在ROM中,B、R和S段在RAM中。D段中保存的是在定义时已经初始化变量的初值,例如按如下定义的变量a。

  int i="l":

编译器实际上为初始化的变量分配了两块空间,在ROM中的D段和在RAM中的R段,D段保存的是变量的初始值,而变量对应的地址在R段。上电后,需要把D段中的数据搬到R段中,这是嵌入式系统初始化过程中非常重要的一部分。B段中保存的是未赋初值的变量,例如按如下定义的变量b。

  int b:

可以在开始时把B段中变量全部初始化为0。首先要给出D、R和B段的起始和结束地址,如下:

然后在初始化过程中把D段中的初始值搬运到R段,并给B段中变量赋一个初始值。下面是用C编写的程序。

  3 上电初始化过程

SH-3上电初始化过程如图2中所示,按箭头指向的顺序进行,同一级中各个部分初始化时无先后顺序。



上电后,先使状态寄存器SR中阻塞位BL=1,禁示接受异常和中断,再开始初始化过程。系统时钟由上电时。MD0、MDl、MD2的电平和FRQCR寄存器的设置来决定,跳线选择时钟源和总线时钟倍频,FRQCR设置内核和外设时钟倍频。

SH-3的地址空间一般分为7个区,Area0-Area6,每区占64MB的地址,Areal由系统使用,其他6个区由用户使用。Area0-Area6(除ATeal)都能接普通的ROM和RAM,每区可以分别设置从8~32bit的总线位宽和读写等待周期数,此外Area2和Area3有SDRAM接口,Aera5和Area6有PCMCIA和burst ROM接口。Aera0的总线位宽由上电时管脚MD3、MD4电平决定,其他几个区中总线宽度由总线状态控制器BSC(Bus State Controller)中寄存器设定。初始化BSC要设定每个区接入的存储器类型、总线位宽和读写等待周期,如果在Area2或Area3接有SDRAM,还要初始化BSC中的SDRAM控制器。

SH-3内置有缓存,可以通过CCR寄存器设置成Write-through(直接写到内存中)和Write-back(先写到Cache中)两种使用摸式。设置成Write-back模式会显著提升系统的速度。没有专用的堆栈指针SP,用R15代替。初始化R15后,一般不要在程序中

改变R15的值。

D段到R段的数据搬运和初始化VBR在1、2部分中已详细介绍。SH-3的可屏蔽中断分为O~15个优先级,只有优先级高于SR中断屏蔽位IO~13的中断才能被响应。在初始化时,要给使用到的中断设定优先级。之后是用户初始化使用到功能模块。

完成初始化后,解除中断屏蔽,把SR中BL位设为0,跳转到用户程序(一般是C语言中的main()函数),初始化过程完成。

关键字:RISC  电源  解码

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/mcu/200704/13294.html
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