SH-3異常中斷處理方式 SH7709S的應用

SH一3是Renesas公司SupezH系列的高端32位RISC構架單片機系列，具有低功耗、高性能、集成MMU、cache和電源管理模塊等特點，處理速度為60～260MIPs。SH-3包括SH7705、SH7708、SH7709、SH7727、SH7729等單片機，廣泛應用于彩色打印機、掃描儀、DVD解碼器等高端數碼設備上。SH7709S是SH-3系列中有代表性的一款單片機，文中介紹方法均在SH7709S的系統中得到驗證。

主要介紹程序設計時三個關鍵部分：建立中斷處理程序結構、初始化C程序中賦初始值的變量和上電初始化流程。

1建立中斷處理程序結構

SH-3的中斷處理方式與一般處理器不同，沒有固定的中斷向量表，比較靈括，用戶可以在存儲器中建立上述僅是對P09702的基本應用。通過該文介紹的方法，并結合SSDl303的指令集，讀者將能夠對P09702應用自如。一個處理異常事件(Exeeplaonevents)的程序結構，作為中斷向量表。

SH一3把異常分為三類：復位(Reset)、普通異常事件(Generalexcephonevents)和中斷請求(Generalintemaptrequests)，復位包括上電、手動和H—UDI復位，異常事件主要包括非法指令、地址錯誤等，中斷請求主要包括模塊中斷、外部中斷等。每種中斷都包含若干中斷源，每種中斷源對應INTEVT和IMEVT2寄存器中不同的異常碼。發生復位時，程序會跳到地址AO000000H執行，發生異常事件和中斷請求時，程序會跳轉到由向量基址寄存器VBR加不同偏移量決定的地址。不同的異常事件和中斷請求對應不同的偏移量。異常事件對應的偏移量是100H，其中因TLB寄存器產生的兩種異常對應的偏移量是400H，所有中斷請求對應的偏移量都是600H。初始化時，要把對應的中斷處理程序放到相應的地址．如圖l所示。重置引導程序段(Starl段)應放在地址A00000000H的內存，當VBR=A0000000H時，異常事件處理程序段(GEEntry段)放在VBR+100H=A0000100H處，TLB異常處理程序段(TLBEntry段)放在VBR+400H=A0000400H處，中斷請求處理程序段(INTEntry)放在VBR+600H=A0000600H處。系統給這幾個程序段分布的空間比較小，最大不超過1KB，其主要功能是保存CPU寄存器，然后跳轉到異常碼判斷程序，由判斷程序找出中斷源，并執行相應的處理程序。

GEEntry、TLBEntry與INTEntry的處理過程類似。下面以TLB異常為例來說明這一處理過程。當發生TLB異常時，程序跳轉到VBR+400H地址。進入TLBEntry，首先把所有CPU寄存器保存到堆棧中(R15是堆棧指針)，保存完畢后，跳轉到異常碼判斷程序TLBHandler，由TLBHandlei判定中斷源，并執行相應的處理程序。

·SECTIONTLBEntry，CODE，ALIGN=4

·EXPORT_TLBEntry

下面是用C編寫的TLBHandler程序，該程序位于P段，與TLBEntry段所在的數據段不同(圖1)。TLBHandler根據INTC.EXPEVT(定義在7709s.h)的值判斷是哪種_TLB異常，并跳轉到相應的處理程序中執行。

2初始化C程序中賦有初始值的變量

編譯器把編譯后的C程序主要分為(見圖1)：代碼段(P)、常量段(C)、初始化數據段(D)、末初始化變量段(B)、D段對應在RAM中的數據段(R)和堆棧段(S)。其中P、C和D段在ROM中，B、R和S段在RAM中。D段中保存的是在定義時已經初始化變量的初值，例如按如下定義的變量a。

inti=l：

編譯器實際上為初始化的變量分配了兩塊空間，在ROM中的D段和在RAM中的R段，D段保存的是變量的初始值，而變量對應的地址在R段。上電后，需要把D段中的數據搬到R段中，這是嵌入式系統初始化過程中非常重要的一部分。B段中保存的是未賦初值的變量，例如按如下定義的變量b。

intb：

可以在開始時把B段中變量全部初始化為0。首先要給出D、R和B段的起始和結束地址，如下：

然后在初始化過程中把D段中的初始值搬運到R段，并給B段中變量賦一個初始值。下面是用C編寫的程序。

3上電初始化過程

SH-3上電初始化過程如圖2中所示，按箭頭指向的順序進行，同一級中各個部分初始化時無先后順序。

上電后，先使狀態寄存器SR中阻塞位BL=1，禁示接受異常和中斷，再開始初始化過程。系統時鐘由上電時。MD0、MDl、MD2的電平和FRQCR寄存器的設置來決定，跳線選擇時鐘源和總線時鐘倍頻，FRQCR設置內核和外設時鐘倍頻。

SH-3的地址空間一般分為7個區，Area0-Area6，每區占64MB的地址，Areal由系統使用，其他6個區由用戶使用。Area0-Area6(除ATeal)都能接普通的ROM和RAM，每區可以分別設置從8～32bit的總線位寬和讀寫等待周期數，此外Area2和Area3有SDRAM接口，Aera5和Area6有PCMCIA和burstROM接口。Aera0的總線位寬由上電時管腳MD3、MD4電平決定，其他幾個區中總線寬度由總線狀態控制器BSC(BusStateController)中寄存器設定。初始化BSC要設定每個區接入的存儲器類型、總線位寬和讀寫等待周期，如果在Area2或Area3接有SDRAM，還要初始化BSC中的SDRAM控制器。

SH-3內置有緩存，可以通過CCR寄存器設置成Write-through(直接寫到內存中)和Write-back(先寫到Cache中)兩種使用摸式。設置成Write-back模式會顯著提升系統的速度。沒有專用的堆棧指針SP，用R15代替。初始化R15后，一般不要在程序中改變R15的值。

D段到R段的數據搬運和初始化VBR在1、2部分中已詳細介紹。SH-3的可屏蔽中斷分為O~15個優先級，只有優先級高于SR中斷屏蔽位IO~13的中斷才能被響應。在初始化時，要給使用到的中斷設定優先級。之后是用戶初始化使用到功能模塊。

完成初始化后，解除中斷屏蔽，把SR中BL位設為0，跳轉到用戶程序(一般是C語言中的main()函數)，初始化過程完成。