外设寄存器映射及中断向量表介绍

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本文介绍了F28335 DSP中寄存器的结构化定义方法，包括位域定义及联合体的使用，并详细讲解了如何通过CMD文件将寄存器映射到内存空间，同时探讨了中断向量表的设计和实现。

一、两个头文件的内容介绍

无论写什么程序，下面两个头文件都必须包含

DSP2833x_Device.h包含全部外设寄存器定义的头文件。

DSP2833x_Device.h内各外设头文件使对应外设的每个寄存器被声明为一个个的结构体，结构体的元素为对应的寄存器的位。最后声明一个该外设的寄存器，元素为对应的所有的寄存器。并定义了一个该外设的结构体，利用此结构体即可操作对应的外设，对该结构体的元素赋值即可控制该外设。

也包含了一些常用指令，如EALLOW 等的宏定义

#define EINT asm(" clrc INTM")

#define DINT asm(" setc INTM")
#define ERTM asm(" clrc DBGM")
#define DRTM asm(" setc DBGM")
#define EALLOW asm(" EALLOW")
#define EDIS asm(" EDIS")
#define ESTOP0 asm(" ESTOP0")

以及对数据类型的说明：

#ifndef DSP28_DATA_TYPES

#define DSP28_DATA_TYPES

typedefint int16;

typedeflong int32;

typedeflong long int64;

typedefunsigned int Uint16;

typedefunsigned long Uint32;

typedefunsigned longlong Uint64;

typedeffloat float32;

typedeflong double float64;

#endif

DSP2833x_EXAMPLES_H文件内部定义了2833x里面关于时钟配置方面的一些宏定义

主要是 Specify the PLL control register (PLLCR)and divide select (DIVSEL) value

内部还包含了

DSP2833x_I2c.h 等这样的头文件内部是定义的c语言中要用到的外设寄存器。DSP2833x_I2c_defines.h等这样的头文件内部是定义的关于外设设置的一些宏定义。

下面具体解释，（摘自网上，写的不错）CCS开发环境已经为我们封装好了许多片内外设寄存器的结构体，我们只需要包含相应的官方的头文件就可以使用了，那么它的内部具体是如何实现的呢？

二、下面为一个外设寄存器映射的例子

1.使用结构体和联合体

A.用struct定义位域的作用：

DSP2833x_Sci.h中有一段:

1. struct SCICCR_BITS { // bit description

2. Uint16 SCICHAR:3; // 2:0 Character length control

3. Uint16 ADDRIDLE_MODE:1; // 3 ADDR/IDLE Mode control

4. Uint16 LOOPBKENA:1; // 4 Loop Back enable

5. Uint16 PARITYENA:1; // 5 Parity enable

6. Uint16 PARITY:1; // 6 Even or Odd Parity

7. Uint16 STOPBITS:1; // 7 Number of Stop Bits

8. Uint16 rsvd1:8; // 15:8 reserved 保留

9. };

10.

11.

12. union SCICCR_REG {

13. Uint16 all;

14. struct SCICCR_BITS bit;

15. };

Uint16SCICHAR:3 表示定义SCICHAR，它占一个字节中的3位；

注意：必须以4字节对齐！观察上面的SCICCR_BITS的定义也会发现前面定义了3+1+1+1+1+1=8位=1字节

如果出现一项占5位呢？如：

1. Uint16 SCICHAR1:4

2. Uint16 SCICHAR2:5

显然不能像上面这样写，应该写成：

1. Uint16 SCICHAR1:4

2. Uint16 NULL :0 //这样的话，下面的变量就会从第二个字节开始存放

3. Uint16 SCICHAR2:5

B.再来看union的作用

1. union SCICCR_REG{

2. Uint16 all;

3. struct SCICCR_BITS bit;

4. }

这样定义有什么效果？

当我想操作SCICCR_BITS中的每一位时，只需定义unionSCICCR_REG reg即可，我们可以整体操作，如：reg.all= 0x0011;

我们可以操作其中一位：reg.bit.PARITY= 0;

还记得C语言中union中的共享同一个内存空间地址么？

2.使用cmd文件进行数据段与存储器空间映射

既然官方已经帮我们做好了上面的一切，上面的东西肯定可以直接使用，那么为什么可以直接使用呢？

定义一个上面的变量就可以访问到真正硬件上的寄存器了吗？肯定不行！

我们需要将上面的变量和实际硬件的寄存器存储空间绑定，怎么绑定，通过cmd文件。

下面是官方DSP2833x_GlobalVariableDefs.c中的一段代码：

1. //----------------------------------------

2. #ifdef __cplusplus

3. #pragma DATA_SECTION("ScicRegsFile")

4. #else

5. #pragma DATA_SECTION(ScicRegs,"ScicRegsFile");

6. #endif

7.volatile struct SCI_REGS ScicRegs;

官方定义了ScicRegs来操作串口SCI-C的相关的寄存器，但是肯定没法直接使用，还没有做绑定；使用#pragmaDATA_SECTION可以将变量与数据段绑定，变量和数据段是自己定义的，只需要将他们绑定即可；（这样ScicRegs就放在了定义的"ScicRegsFile"内存上面）

这样绑定显然还不行，还需要通过cmd文件数据段映射到硬件的寄存器地址空间中去！

查看DSP2833x_Headers_nonBIOS.cmd文件我们发现其中有这样几行：

1. MEMORY

2. {

3. PAGE 0: /* Program Memory */

5. PAGE 1: /* Data Memory */

7. ADC : origin = 0x007100, length = 0x000020 /* ADC registers */

8. SCIB : origin = 0x007750, length = 0x000010 /* SCI-B registers */

9. SCIC : origin = 0x007770, length = 0x000010 /* SCI-C registers */

10. I2CA : origin = 0x007900, length = 0x000040 /* I2C-A registers */

11. }

12.

13. SECTIONS

14. {

15. AdcRegsFile : > ADC, PAGE = 1

16. ScibRegsFile : > SCIB, PAGE = 1

17. ScicRegsFile : > SCIC, PAGE = 1

18. I2caRegsFile : > I2CA, PAGE = 1

19. }

这样ScicRegsFile 就是SCIC也即是这段内存上。而这段内存对应的即时需要的寄存器。

MEMORY代表内存空间，PAGE0是程序空间， PAGE1是数据空间；

SECTIONS代表需要映射的段；

通过上面的映射后，操作ScicRegs就可以实际操作串口了，目的也就达到了。（操作各外设对应的头文件中定义的寄存器的结构体即可操作对应的外设。）

三、下面为另一个外设寄存器映射的例子

F28335提供了一个硬件抽象层，使得编程者无需去记忆大量寄存器名称。而且它提供了一个很好的编程规范，是以后编程很好的参考。所以花了一番功夫研究位域和寄存器文件结构体。

现将其中重要的部分描述如下：

1、宏与位域和寄存器结构优缺点的对比

传统的#define宏提供了地址编号或者是指向寄存器地址的指针。

这样做的优点是：1、简单，快，很容易通过键盘敲出。

2、变量名和寄存器名一致，容易记忆。

缺点是：1、具体位不容易获取，必须生成掩码来对某个位操作。

2、不能够在CCS的watch window中方便的显示某些位的值。

3、宏不能够利用CCS的自动完成功能。

4、宏不能对相同外设重复使用。

位域和寄存器结构体的优点如下：

1、TI提供，无需自己编写，规范性好。

2、容易读、写、升级，效率高。

3、很好的利用了CCS的自动完成功能。

4、可以在CCS的观察窗口中查看具体位的值。

2、实现位域和寄存器文件结构体的具体步骤（以SCI外设为例）

1)、定义一个寄存器文件结构体，SCI外设的寄存器在结构体中按实际的地址由低向高依次列出。

/********************************************************************

* SCI header file

* Defines aregister file structure for the SCI peripheral

********************************************************************/

#define Uint16 unsignedint

#define Uint32 unsignedlong

struct SCI_REGS {

Uint16 SCICCR_REG SCICCR; //Communications control register

Uint16 SCICTL1_REG SCICTL1; //Control register 1

Uint16 SCIHBAUD; //Baud rate (high) register

Uint16 SCILBAUD; //Baud rate (low) register

Uint16 SCICTL2_REG SCICTL2; //Control register 2

Uint16 SCIRXST_REG SCIRXST; //Receive status register

Uint16 SCIRXEMU; //Receive emulation buffer register

Uint16 SCIRXBUF_REG SCIRXBUF; //Receive data buffer

Uint16 rsvd1; //reserved

Uint16 SCITXBUF; //Transmit data buffer

Uint16 SCIFFTX_REG SCIFFTX; //FIFO transmit register

Uint16 SCIFFRX_REG SCIFFRX; //FIFO receive register

Uint16 SCIFFCT_REG SCIFFCT; //FIFO control register

Uint16 rsvd2; //reserved

Uint16 rsvd3; //reserved

Uint16 SCIPRI_REG SCIPRI; //FIFO Priority control

};

2)、上面的定义本身并没有建立任何的变量，只是定义了一个结构体，而并没有实例化。下面即定义了具体的变量。注意在这里使用了volatile关键字，它在这里的作用很重要，这使得编译器不会做一些错误的优化。

/********************************************************************

* Source fileusing register-file structures

* Create avariable for each of the SCI register files

********************************************************************/

volatile struct SCI_REGS SciaRegs;

volatile struct SCI_REGS ScibRegs;

3)、利用DATA_SECTION Pragma，将寄存器文件结构体变量分配到特殊的数据段中。如果不使用这条指令，那么定义的寄存器文件结构体变量默认是被分配在.ebss或者.bss段的，但通过使用DATA_SECTIONPragma指令，编译器会将其放在了一个特殊的数据段中。具体实现如下：

/********************************************************************

* Assign variablesto data sections using the #pragma compiler statement

* C and C++ usedifferent forms of the #pragma statement

* When compiling aC++ program, the compiler will define __cplusplus automatically

********************************************************************/

//----------------------------------------

#ifdef __cplusplus

#pragma DATA_SECTION("SciaRegsFile")

#else

#pragma DATA_SECTION(SciaRegs,"SciaRegsFile");

#endif

volatile struct SCI_REGS SciaRegs;

//----------------------------------------

#ifdef __cplusplus

#pragmaDATA_SECTION("ScibRegsFile")

#else

#pragmaDATA_SECTION(ScibRegs,"ScibRegsFile");

#endif

volatile struct SCI_REGS ScibRegs;

通过上面的代码可以看到，定义的SciaRegs被分配到了SciaRegsFile段中，ScibRegs被分配到了ScibRegsFile段中。

4)、上面只是将定义的寄存器结构体变量分配到了一个特殊的数据段中，通过cmd文件，可将其映射到实际的存储单元，进而和外设实际的存储器映射地址统一起来。实现如下：

/********************************************************************

* Memory linker.cmd file

* Assign the SCIregister-file structures to the corresponding memory

********************************************************************/

MEMORY

{

...

PAGE 1:

SCIA : origin = 0x007050, length =0x000010 /* SCI-A registers */

SCIB : origin = 0x007750, length =0x000010 /* SCI-B registers */

...

}

SECTIONS

{

...

SciaRegsFile : > SCIA, PAGE = 1

ScibRegsFile : > SCIB, PAGE = 1

...

}

5)、添加位域定义。

获取寄存器中特定的位经常是很有用的，位域的定义就提供了这种方便性；但是与此同时位域也缺乏硬件平台之间的可移植性。在位域的定义中，最低位，也就是0位，是寄存器中的第一个位域；位域不能超过寄存器的位数，最多为16位。

/********************************************************************

* SCI header file

********************************************************************/

//----------------------------------------------------------

// SCICCRcommunication control register bit definitions:

struct SCICCR_BITS{ //bit description

Uint16 SCICHAR:3; //2:0 Character length control

Uint16 ADDRIDLE_MODE:1; //3 ADDR/IDLE Mode control

Uint16 LOOPBKENA:1; //4 Loop Back enable

Uint16 PARITYENA:1; //5 Parity enable

Uint16 PARITY:1; //6 Even or Odd Parity

Uint16 STOPBITS:1; //7 Number of Stop Bits

Uint16 rsvd1:8; //15:8 reserved

};

//-------------------------------------------

// SCICTL1 controlregister 1 bit definitions:

structSCICTL1_BITS{ //bit description

Uint16 RXENA:1; //0 SCI receiver enable

Uint16 TXENA:1; //1 SCI transmitter enable

Uint16 SLEEP:1; //2 SCI sleep

Uint16 TXWAKE:1; //3 Transmitter wakeup method

Uint16 rsvd:1; //4 reserved

Uint16 SWRESET:1; //5 Software reset

Uint16 RXERRINTENA:1; //6 Receive interrupt enable

Uint16 rsvd1:9; //15:7 reserved

};

在上面的定义中，使用了操作符“：”，用来说明位域的长度，即当前位域占几位。

6)、使用联合体。除了能够方便的访问位域外，有时候也希望能够对寄存器整体访问，使用联合体能够实现这种操作。

/********************************************************************

* SCI header file

********************************************************************/

union SCICCR_REG {

Uint16 all;

struct SCICCR_BITS bit;

};

union SCICTL1_REG{

Uint16 all;

struct SCICTL1_BITS bit;

};

7)、将添加位域后的寄存器结构体重新实现。

/********************************************************************

* SCI header file

* Defines aregister file structure for the SCI peripheral

********************************************************************/

#define Uint16 unsignedint

#define Uint32 unsignedlong

struct SCI_REGS {

Uint16 SCICCR_REG SCICCR; //Communications control register

Uint16 SCICTL1_REG SCICTL1; //Control register 1

Uint16 SCIHBAUD; //Baud rate (high) register

Uint16 SCILBAUD; //Baud rate (low) register

Uint16 SCICTL2_REG SCICTL2; //Control register 2

Uint16 SCIRXST_REG SCIRXST; //Receive status register

Uint16 SCIRXEMU; //Receive emulation buffer register

Uint16 SCIRXBUF_REG SCIRXBUF; //Receive data buffer

Uint16 rsvd1; //reserved

Uint16 SCITXBUF; //Transmit data buffer

Uint16 SCIFFTX_REG SCIFFTX; //FIFO transmit register

Uint16 SCIFFRX_REG SCIFFRX; //FIFO receive register

Uint16 SCIFFCT_REG SCIFFCT; //FIFO control register

Uint16 rsvd2; //reserved

Uint16 rsvd3; //reserved

Uint16 SCIPRI_REG SCIPRI; //FIFO Priority control

};

3、进行“读-修改-写”操作时需要注意的寄存器，及其解决方案

1、在“读-修改-写”操作时，硬件可能修改的寄存器。

（1）在需要清除PIEIFRx某个位的值的时候，需要借助CPU的中断来清除。这时将修改中断向量表，将对应的中断重新分配到一个假的ISR中，然后让CPU进入这个假的ISR，自动清除相应的位，然后再恢复中断向量表。

（2）当对GPxDAT进行操作时，由于GPxDAT反映的是引脚上的值，在对其连续“读-修改-写”操作时，由于读和写操作的时间不同，会得到不希望的结果。解决措施是：不通过GPxDAT改变引脚的值，而使用其他寄存器GPxSET/GPxCLEAR/GPxTOGGLE，由于这些寄存器只对具体的位操作，因而不会影响到其他的位。

2、具有写1清除位的寄存器。

例如TCR寄存器中的TIF位，当向其中写1的时候回将其清零。在读取它的值之前如果先要停止寄存器，就要对TSS位操作，这时就会发生一次“读-修改-写”操作。如果此时TIF为1，经过这个操作后就会被清零，所以后面的质量永远也检测到TIF为1。比如下面的例子：

// Stop theCPU-Timer

CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS=1; 3F80C7 MOVW DP,#0x0030

3F80C9 OR @4,#0x0010

// Check to see ifTIF isset 3F80CB TBIT @4,#15

if(CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIF ==1) 3F80CC SBF L1,NTC

{ 3F80CD NOP

// TIF set, insertactionhere 3F80CE L1:

// NOP is only aplace holder ....

asm("NOP");

}

解决的方法是使用一个虚拟的寄存器，在停止定时器时，对TIF位写0，这样就不会改变TIF的值了。示例代码如下：

union TCR_REGshadowTCR;

// Use a shadowregister to stop the timer

// and preserveTIF (write 1-to-clear bit)

shadowTCR.all =CpuTimer0Regs.TCR.all; 3F80C7 MOVW DP,#0x0030

shadowTCR.bit.TSS=1; 3F80C9 MOV AL,@4

shadowTCR.bit.TIF=0; 3F80CA ORB AL,#0x10

CpuTimer0Regs.TCR.all=shadowTCR.all; 3F80CB MOVL XAR5,#0x000C00

3F80CD AND AL,@AL,#0x7FFF

// Check the TIFflag 3F80CF MOV *+XAR5[4],AL

if(CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIF==1) 3F80D0 TBIT *+XAR5[4],#15

{ 3F80D1 SBF L1,NTC

// TIF set, insertactionhere 3F80D2 NOP

// NOP is only aplaceholder 3F80D3 L1:

asm("NOP");

}

3、需要特定值的寄存器。

在向WDCHK中的检查位写数的时候必须始终为1，0，1；否则就会被认为是不合法的，将复位器件。但是在读取的时候这几位始终为0，0，0；如果将这个值写回，那么就会造成器件的复位。解决方法是：在头文件中，不对WDCHK定义位域操作，这样就避免了对WDCHK的“读-修改-写”操作，在对其操作时只有一个固定的写操作。示例代码如下：

SysCtrlRegs.WDCR =0x0068;

对F28335的程序来讲，它充分利用了位域和寄存器文件结构体，通过这种结构将众多的外设组织起来了，甚至中断向量表也是通过这种结构来实现的。

四、关于F28335中中断向量表的说明

1.首先在.cmd中定位系统中断表：
MEMORY
{
PAGE 0 :
......................................
PAGE 1 :
......................................

......................................
}
SECTIONS
{
...................................

.....................................
}
2.在C中制定该中断的结构体：

这样中断向量表就会放在上面设定的位置处。

以后只需操作实例化的结构体pieVectTable即可。
3.用一组常数（按照中断向量的顺序）作为名字为PIE_VECT_TABLE的结构体的元素：
typedef interrupt void(*PINT)(void);这里有些一问，一下应该为函数名？？

.............
.............
};
之后写中断程序的时候只需把你写的中断函数的地址赋给对应的元素即可。
4.初始化该表（在.c文件中）使之能够为主程序所使用：

.............
.............
};

5.中断服务程序
让以上的数值指向你所要的服务程序，例如：
PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2;那么，ISRTimer2也就成了中断服务程序，
切记：一定要在主程序的开始先声明该程序：
interrupt void ISRTimer2(void);

然后按照您的需要编制该程序：
interrupt void ISRTimer2(void)
{
CpuTimer2.InterruptCount++;
}