外设中断扩展控制器的应用和管理

240x的CPU内核提供给用户6个可屏蔽中断INT1～6。而这6个中断级别的每1个都可以被很多外设中断请求共享，图2-14为外设中断扩展（Periphera l Inte rrupt Expansion，PIE）模块框图。PIE专门管理来自各种外设或外部引脚的40多个中断请求。

1.中断请求层次和结构

由于外设中断个数较多，所以用两级中断结构来扩展可响应的中断个数。中断请求/应答硬件逻辑和中断服务程序软件都有两级层次的中断。

在低层次中断中，从几个外设来的外设中断请求（PIRQ）在中断控制器处进行或运算，产生一个INTn（n=1～6）中断请求。在高层次中断中，INTn中断请求产生一个到CPU的中断请求。在外设寄存器中，对每一个产生外设中断请求的事件都有中断使能位和中断标志位。如果一个引起中断的外设事件发生且相应的中断使能位被置1，则会产生一个外设到中断控制器的中断请求。这个中断请求反映了外设中断标志位和中断使能位的状态，当中断标志位被清零时，中断请求也被清零。对某些要设置中断优先级的外设事件，当这类事件发生时，其中断优先级的值也被送到中断控制器，而中断请求也保持到中断应答或者软件将其清零。

图2-14 外设中断扩展（PIE）模块框图

如果一个外设既可产生高级的中断请求，又可产生低级中断请求（如SCI、SPI、ADC等），对应的中断优先级位的值将被送到外设中断扩展模块PIE来进行判断。

中断请求（PIRQ）标志位一直保持到中断应答自动清除或用软件将其清除。在高层次中断中，“或”逻辑运算的多个外设中断请求INTn（n=1～6）将产生一个到CPU的中断请求，它是两个CPU时钟脉冲宽的低电平脉冲。

当多个外设同时发出中断请求时，CPU总是响应优先级高的中断请求。

注意：外设中断请求标志位在CPU响应中断时自动清除，即在高层次中断时清零，而不是在外设中断级即低层次中断时清零。

2.中断向量

当CPU接受中断请求时，它并不知道是哪一个外设事件引起的中断请求。为了使CPU能够区别不同外设引起的中断事件，需经过PIE模块译码，判定哪个中断请求被响应。某个外设的中断请求有效时，会产生唯一的外设中断向量，被装载到外设中断向量寄存器（PIVR）中。CPU应答外设中断请求时，从PIVR中读取相应的中断向量，并产生一个转到该通用中断服务子程序（General Inte rrupt Serv ice Routine，GISR）入口地址的向量。

实际上240x程序设计一般有两个中断向量表：CPU向量表和外设向量表。CPU向量表用于得到响应中断请求的通用中断服务子程序。外设向量表用于获取响应某外设事件的特定中断服务子程序（Specific ISR，SISR）。对于中断申请数量比较少的情况，可以将通用与特定中断服务子程序合在一起。

在通用中断服务子程序GISR中可读出寄存器PIVR中的值，保护现场后，用PIVR中的值来产生一个转到SISR的向量。例如，可屏蔽中断XINT1（高级模式级别为INT1，优先级为7）产生一个中断请求，CPU对其响应。这时，0001h（XINT1的外设中断向量）被装载到PIVR中，CPU获取被装载到PIVR中的值之后，用这个值来判断是哪一个外设引起的中断请求，接着转移到相应的SISR。将PIVR中的值装载入累加器时需先左移（每一条转移指令两个字节），再加上一个固定的偏移量，然后程序转到累加器指定的入口地址，这个地址将指向SISR，从而执行XINT1的中断服务子程序。

（1）假中断（Phanto m）向量

如果一个中断被响应，但没有获得相应的外设中断请求，那么就使用假中断。假中断向量特性可以保证中断系统的完整性，从而使中断系统一直可靠安全地运行，而不会进入无法预料的中断死循环中。

以下情况会产生假中断：(www.xing528.com)

●CPU执行一个软件中断指令INTR，使用参数1～6，用于请求服务6个可屏蔽中断（INT1～INT6）之一。

●当外设发出中断请求，但是其INTn（n=1～6）标志位却在CPU应答请求之前已经被清零。

在上述两种情况下，并没有外设中断请求送到中断控制器，因此中断控制器不知道哪个外设中断向量装入到PIVR中，此时向PIVR中装入假中断向量0000h，从而避免程序进入中断死循环中。

（2）软件层次

中断服务子程序通常有两级：通用中断服务子程序（GISR）和特定中断服务子程序（SISR）。在GISR中保存必要的现场，从外设中断向量寄存器（PIVR）中读取外设中断向量，这个向量用来产生转移到SISR的地址入口。对每一个从外设来的中断都有一个特定的SISR，在SISR中执行对该外设事件的响应。

程序一旦进入特定中断服务子程序后，所有的可屏蔽中断都被屏蔽。GISR必须在中断被重新使能之前读取PIVR中的值，否则在另一个中断请求发生之后，PIVR中将装入另一个中断请求的中断向量值，这将导致原外设中断向量参数的永久丢失。

外设中断扩展模块（PIE）不包括像复位和NMI这样的不可屏蔽中断。

（3）不可屏蔽中断（NMI）

240x DSP无NMI引脚，在访问无效的地址时，不可屏蔽中断（NMI）就会发出请求。当NMI被响应后，程序将转到不可屏蔽中断向量入口地址0024h处。240x DSP没有与NMI相对应的控制寄存器。

3.全局中断使能

状态寄存器ST0中有一个全局中断使能位INTM（ST0.9），在初始化程序和主程序中，常常需要使用该位对DSP的全局中断进行开放和关闭操作。初始化过程中，需要关全局中断，而在主程序开始执行时，需要开全局中断。

关全局中断和开全局中断的汇编语言指令如下：

C语言编程：

执行完中断服务子程序后，一定要打开全局中断。因为进入中断服务程序时，系统自动关中断，不允许在中断服务程序中响应其他中断，即不允许中断嵌套。所以从中断返回时需要重新打开全局中断。