DSP要點(diǎn)及考點(diǎn)精講 PPT課件

復(fù)習(xí)內(nèi)容及考試安排一 考試題型1 選擇題 每空1分 共7分考察點(diǎn) 易混淆的概念 DSP芯片系列分類 總線結(jié)構(gòu)及作用 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及配置 流水線操作 中斷控制 指令理解 2 填空題 每空1分 共20分考察點(diǎn) 1 DSP芯片性能特點(diǎn) 工作頻率 采樣周期 MAC運(yùn)算速度等 2 5402DSP外部引腳及其工作電源 地址引腳 數(shù)據(jù)引腳 控制 VCDD DVDD 3 5402DSP程序 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址范圍及其片上存儲(chǔ)器資源 4 5402DSP內(nèi)部結(jié)構(gòu) 硬件資源及其中斷系統(tǒng) 中斷源 中斷地址等 5 5402DSP的7種尋址方式的特點(diǎn)及其表示 6 5402DSP中小數(shù)的Q15定標(biāo)計(jì)算及其表示 7 5402DSP匯編程序語(yǔ)法 數(shù)域 及其書寫格式 5 閱讀改錯(cuò)并回答問題 1大題 共10分 4 閱讀程序并回答問題 1大題 共20分考察點(diǎn) 1 匯編程序與存儲(chǔ)器配置cmd文件的閱讀 理解 計(jì)算與分析 2 匯編程序中段的類型名稱 地址分配及其與cmd文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系 3 匯編程序的加 減 乘 除運(yùn)算操作以及數(shù)據(jù)的裝載 存儲(chǔ)與執(zhí)行過程分析 考察點(diǎn) 1 匯編程序的閱讀理解 分析計(jì)算與地址指針的正確運(yùn)用等 2 匯編程序的書寫格式 語(yǔ)法規(guī)則以及易混淆出錯(cuò)之處 3 存儲(chǔ)器配置cmd文件的書寫格式以及易混淆出錯(cuò)之處 3 簡(jiǎn)答題 4小題 共13分考察點(diǎn) 1 5402DSP直接尋址 間接尋址 中斷矢量地址計(jì)算 2 5402DSP匯編指令功能理解 執(zhí)行過程計(jì)算及執(zhí)行結(jié)果填寫等 6 程序設(shè)計(jì)題 1大題 共30分 考察點(diǎn) CLKMD PRD TCR IMR等寄存器的初始化設(shè)置與計(jì)算 中斷矢量表程序段的結(jié)構(gòu)及其正確書寫 線性緩沖區(qū) 循環(huán)緩沖區(qū)間接尋址的FIR子程序設(shè)計(jì) 4 鏈接命令cmd文件的格式結(jié)構(gòu)及其正確書寫 5 系數(shù)表中小數(shù)的表示 6 間接尋址時(shí)數(shù)據(jù)地址指針的正確運(yùn)用 7 輸入 輸出端口地址設(shè)置以及數(shù)據(jù)的讀入與寫出 8 基于CCS軟件平臺(tái)的DSP工程建立 開發(fā)及調(diào)試過程以及產(chǎn)生的各種文件名稱及其后綴 DSP技術(shù) DSP技術(shù)是DigitalSignalProcessing開頭字母的縮寫形式 意為數(shù)字信號(hào)處理 過程或技術(shù) 凡是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字設(shè)備 以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集 變換 濾波 估值 增強(qiáng) 壓縮 識(shí)別等運(yùn)算處理 均稱為數(shù)字信號(hào)處理 在近二十多年時(shí)間里 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)在電子信息 圖象處理 通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用 數(shù)字信號(hào)處理包括兩方面的內(nèi)容 DSP技術(shù) 算法研究 理論研究 常用算法 卷積 濾波 FFT 算法特點(diǎn) 大量的乘法累加運(yùn)算 算法實(shí)現(xiàn) 應(yīng)用研究 理論研究與應(yīng)用研究是相互促進(jìn) 共同發(fā)展的 算法研究 DSP技術(shù) 在通用的計(jì)算機(jī) 如PC機(jī) 上用軟件實(shí)現(xiàn) 在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn) 用通用的單片機(jī) 如MCS 51 96系列等 實(shí)現(xiàn) 用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn) 用專用的DSP芯片實(shí)現(xiàn) 用FPGA CPLD開發(fā)ASIC芯片 SOPC 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法 DSP技術(shù) 算法實(shí)現(xiàn) 不同軟件可在一個(gè)硬件系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)不同功能 DSP技術(shù) 典型的DSP系統(tǒng) DSP技術(shù) DSP技術(shù) DSP系統(tǒng)一般組成 DSP芯片 又稱數(shù)字信號(hào)處理器 DigitalSignalProcessor 簡(jiǎn)稱DSP 是伴隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和集成電路微電子技術(shù)的高速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的 它的誕生為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了高效而可靠的硬件基礎(chǔ) 已成為數(shù)字信號(hào)處理算法的主要實(shí)現(xiàn)手段 數(shù)字信號(hào)處理器 DSP芯片 DSP芯片 DSP芯片 DSP芯片主要特點(diǎn) 哈佛及改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu) 程序與數(shù)據(jù)空間分開 多處理單元 算邏單元ALU 雙累加器ACCA ACCB 專用硬件乘法器 移位器 比較器等 流水線操作 2 6級(jí)流水線 實(shí)現(xiàn)單指令周期操作 多總線結(jié)構(gòu) 8 12條總線 可并行執(zhí)行多個(gè)操作 豐富的片內(nèi)外設(shè) 快速的中斷處理及硬件I O支持 特殊的DSP指令 FIR FFT及位倒序?qū)ぶ返?快速的指令周期 10 40 ns的單指令周期 DSP芯片 哈佛結(jié)構(gòu) 早期的微處理器大多采用馮 諾曼 Von Neumann 結(jié)構(gòu) 將指令 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)空間中 統(tǒng)一編址 依靠指令計(jì)數(shù)器提供的地址來區(qū)分是指令地址 還是數(shù)據(jù)地址 取指令和取數(shù)據(jù)訪問同一存儲(chǔ)器 通過一條總線分時(shí)進(jìn)行 數(shù)據(jù)吞吐率低 哈佛 Havard 結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)馮 諾曼結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu) 其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中 每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址 獨(dú)立訪問 允許同時(shí)取指令和取操作數(shù) 從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍 采用馮 諾依曼結(jié)構(gòu)的處理器 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間合二而一 DSP芯片 采用哈佛結(jié)構(gòu)的DSP處理器 程序和數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ) DSP芯片 多總線結(jié)構(gòu) DSP芯片內(nèi)部大都采用多總線結(jié)構(gòu) 以保證在一個(gè)機(jī)器周期里可以同時(shí)訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間 TMS32054xx內(nèi)部共設(shè)置了8條總線 包括一條程序總線 三條數(shù)據(jù)總線和四條地址總線 可保證在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器取1條指令 從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀2個(gè)操作數(shù)和向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫1個(gè)操作數(shù) 大大提高了DSP的運(yùn)行速度 一般來說 內(nèi)部總線是個(gè)十分重要的資源 總線越多 運(yùn)行速度越快 可以完成的功能也越復(fù)雜 DSP芯片 多總線結(jié)構(gòu) DSP芯片 DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時(shí)間 從而增強(qiáng)處理器的并行處理能力 DSP執(zhí)行一條指令 需要經(jīng)過取指 譯碼 取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個(gè)階段 采用流水線結(jié)構(gòu) 程序運(yùn)行過程中這幾個(gè)階段是重疊進(jìn)行的 即在執(zhí)行本條指令的同時(shí) 還依次完成了后面幾條指令的取操作數(shù) 譯碼和取指等過程 可降低指令周期 提高運(yùn)行速度 DSP芯片 流水線結(jié)構(gòu) TMS320系列處理器的流水線深度從2 6級(jí)不等 DSP芯片 第一階段 1980年前后 DSP雛形階段 運(yùn)算速度大約為單指令周期200一250ns DSP芯片發(fā)展過程 代表性器件有 1978年AMI公司發(fā)布S2811 不含硬件乘法器 1979年Intel公司發(fā)布2920 不含硬件乘法器 1980年NEC公司推出 PD7720 含硬件乘法器 1982年TI公司推出定點(diǎn)DSP芯片TMS32010 DSP芯片發(fā)展 代表性器件有 TI公司系列產(chǎn)品TI公司自1982年推出第一款定點(diǎn)DSP芯片TMS32010后 相繼推出了七代定點(diǎn)DSP C1X C2X C2XX C5X C54X及C6X三代浮點(diǎn)DSP C3X C4X C67X以及高性能DSP芯片TMS320C80等 DSP芯片發(fā)展過程 DSP芯片發(fā)展 第二階段 1990年前后 DSP成熟階段 運(yùn)算速度大約為單指令周期40一100ns 含硬件乘法器 硬件FFT 單指令濾波處理等功能部件 除TI公司外 AD公司 Motorola公司 LUCENT公司也占據(jù)部分市場(chǎng)分額 目前市場(chǎng)上DSP共300多種 其中定點(diǎn)DSP達(dá)200多種 DSP生產(chǎn)廠商超出80家 第三階段 2000年前后 DSP完善階段 運(yùn)算速度大約為單指令周期10ns左右 片上集成通用外設(shè) 芯片的價(jià)格不斷下降 促進(jìn)了DSP的普及和應(yīng)用 DSP芯片發(fā)展過程 DSP芯片發(fā)展 著名DSP芯片生產(chǎn)廠家美國(guó)TI TexesInstrument 公司的定點(diǎn)運(yùn)算DSP系列TMS320C2x TMS320C5x TMS320C54x系列 美國(guó)Motorola公司的定點(diǎn)運(yùn)算DSP系列DSP56xxx系列 DSP96xxx系列 美國(guó)AT T公司的定點(diǎn)運(yùn)算DSP系列DSP16 DSP32 日本NEC公司的定點(diǎn)運(yùn)算DSP系列 PD7711x PD7721x TI公司推出的DSP芯片 其2XX系列DSP具有較高的控制功能 廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化 電機(jī)控制 家用電器和消費(fèi)電子等領(lǐng)域 C5000系列DSP主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)?手機(jī) 數(shù)碼相機(jī) 便攜式媒體播放器 電信和IP產(chǎn)品 C6000系列DSP主要應(yīng)用于 寬帶通信 無線局域網(wǎng) 多媒體網(wǎng)關(guān) 語(yǔ)音識(shí)別 圖像處理 醫(yī)療成象 安全認(rèn)證 工業(yè)掃描機(jī) 高速打印 高級(jí)加密等 其它公司推出的DSP芯片 為方便用戶 各大DSP生產(chǎn)商都建立了自己的公司網(wǎng)站 如果需要查找具體的芯片資科 可以直接登陸相應(yīng)的公司網(wǎng)站搜尋 這些公司的網(wǎng)址是 TI www ti comMotorola www Motorola comAD www ad comNEC www nec com DSP芯片可從以下幾個(gè)方面分類 1 按基礎(chǔ)特性分 即根據(jù)DSP芯片的工作時(shí)鐘和指令類型來分類 靜態(tài)DSP芯片 一致性DSP芯片 2 按數(shù)據(jù)格式分 根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來分類 定點(diǎn)DSP芯片 浮點(diǎn)DSP芯片 3 按用途分 按照DSP的用途來分類 通用型DSP芯片 專用型DSP芯片 DSP芯片分類 DSP芯片分類 按基礎(chǔ)特性分 如果在某時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)的任何時(shí)鐘頻率上 DSP芯片都能正常工作 除計(jì)算速度有變化外 沒有性能的下降 這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片 TI公司的TMS320C2XX系列芯片均屬于靜態(tài)DSP芯片 如果有兩種或兩種以上的DSP芯片 它們的指令集及管腳結(jié)構(gòu)相互兼容 則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片 TI公司的TMS320C54X系列芯片就屬于一致性DSP芯片 DSP芯片分類 按數(shù)據(jù)格式分 數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的DSP芯片稱為定點(diǎn)DSP芯片 如TI公司的TMS320C1X C2X TMS320C2XX C5X TMS320C54X C62XX系列 AD公司的ADSP21XX系列 AT T公司的DSPl6 16A Motorola公司的MC5600等 數(shù)據(jù)以浮點(diǎn)格式工作的稱為浮點(diǎn)DSP芯片 如TI公司的TMS320C3X C4X C67X AD公司的ADSP21XXX系列 AT T公司的DSP32 32C Motorola公司的MC96002等 DSP芯片分類 按用途分 按照用途 可將DSP分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片 通用型DSP芯片適合普通的DSP應(yīng)用 如TI公司的系列DSP芯片均屬于通用型DSP芯片 專用型DSP芯片是為特定的DSP運(yùn)算而設(shè)計(jì)的 更適合特殊的運(yùn)算 如數(shù)字濾波 卷積和FFT算法等 Motorola公司的DSP56200等就屬于專用型DSP芯片 DSP芯片的選擇應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素 DSP芯片選擇原則 1 DSP芯片的運(yùn)算速度 2 DSP芯片的運(yùn)算精度 4 DSP芯片的開發(fā)工具 3 DSP芯片的硬件資源 5 DSP芯片的功耗 6 DSP芯片的價(jià)格 運(yùn)算速度是DSP芯片的一個(gè)最重要的性能指標(biāo) 也是選擇DSP芯片時(shí)所需要考慮的一個(gè)主要因素 指令周期 即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間 通常以ns為單位 如TMS320C549 80在主頻為80MHz時(shí)的指令周期為12 5ns DSP芯片選擇原則 DSP芯片運(yùn)算速度 DSP芯片的運(yùn)算速度可以用以下幾種性能指標(biāo)來衡量 MIPS 即每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù) 如TMS320LC549 80的處理能力為80MIPS 即每秒可執(zhí)行八千萬條指令 MAC時(shí)間 即一次乘法和一次加法的時(shí)間 大部分DSP芯片可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次乘法和加法操作 如TMS320C549 80的MAC時(shí)間就是12 5ns FFT執(zhí)行時(shí)間 即運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需的時(shí)間 由于FFT運(yùn)算涉及的運(yùn)算在數(shù)字信號(hào)處理中很有代表性 因此FFT運(yùn)算時(shí)間常作為衡量DSP芯片運(yùn)算能力的一個(gè)指標(biāo) DSP芯片選擇原則 運(yùn)算速度是選擇DSP芯片的重要依據(jù) 一般定點(diǎn)DSP芯片的字長(zhǎng)為16位 如TMS320系列 但有的公司的定點(diǎn)芯片為24位 如Motoro1a公司的MC5600l等 浮點(diǎn)芯片的字長(zhǎng)一般為32位 累加器為40位 DSP芯片選擇原則 DSP芯片運(yùn)算精度 不同的DSP芯片所提供的硬件資源是不相同的 TMS320c5xx系列與TMS320c2xx系列片內(nèi)資源相差甚大如片內(nèi)RAM ROM的數(shù)量 外部可擴(kuò)展的程序和數(shù)據(jù)空間 總線接口 I O接口等 即使是同一系列的DSP芯片 如TI的TMS320c54x系列 系列中不同DSP芯片也具有不同的內(nèi)部硬件資源 可以適應(yīng)不同的需要 DSP芯片選擇原則 DSP芯片硬件資源 在DSP系統(tǒng)的開發(fā)過程中 開發(fā)工具是必不可少的 如果沒有開發(fā)工具的支持 要想開發(fā)一個(gè)復(fù)雜的DSP系統(tǒng)幾乎是不可能的 如果有功能強(qiáng)大的開發(fā)工具的支持 如集成開發(fā)環(huán)境CCS的支持 則開發(fā)時(shí)間就會(huì)大大縮短 所以 在選擇DSP芯片的同時(shí)必須注意其開發(fā)工具的支持情況 包括軟件和硬件的開發(fā)工具 DSP芯片選擇原則 DSP芯片開發(fā)工具 在某些DSP應(yīng)用場(chǎng)合 功耗也是一個(gè)需要特別注意的問題 如便攜式的DSP設(shè)備 手持設(shè)備 野外應(yīng)用的DSP設(shè)備等都對(duì)功耗有特殊的要求 目前3 3 1 8v供電的低功耗 高速DSP芯片已大量使用 DSP芯片選擇原則 DSP芯片功耗 DSP芯片的價(jià)格也是選擇DSP芯片所需考慮的一個(gè)重要因素 如果采用價(jià)格昂貴的DSP芯片 即使性能再高 其應(yīng)用范圍肯定會(huì)受到一定的限制 尤其是民用產(chǎn)品 因此根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用情況 需確定一個(gè)價(jià)格適中的DSP芯片 當(dāng)然 由于DSP芯片發(fā)展迅速 DSP芯片的價(jià)格往往下降較快 因此在開發(fā)階段選用某種價(jià)格稍貴的DSP芯片 等到系統(tǒng)開發(fā)完畢 其價(jià)格可能己經(jīng)下降一半甚至更多 DSP芯片選擇原則 DSP芯片價(jià)格 除了上述因素外 選擇DSP芯片還應(yīng)考慮到封裝的形式 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 供貨情況 生命周期等 如果所設(shè)計(jì)的DSP系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 而是需要批量生產(chǎn)并可能有幾年甚至十幾年的生命周期 那么需要考慮所選的DSP芯片供貨情況如何 是否也有同樣甚至更長(zhǎng)的生命周期等 DSP芯片選擇原則 其他 在上述眾多因素中 一般而言 定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜 功耗較低 但運(yùn)算精度稍低 而浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高 且C語(yǔ)言編程調(diào)試方便 但價(jià)格稍貴 功耗也較大 例如TI的TMS320C2XX C54X系列屬于定點(diǎn)DSP芯片 低功耗和低成本是其主要的特點(diǎn) 而TMS320C3X C4X C6X屬于浮點(diǎn)DSP芯片 運(yùn)算精度高 用C語(yǔ)言編程方便 開發(fā)周期短 但指令執(zhí)行周期不可預(yù)測(cè) 同時(shí)其價(jià)格和功耗也相對(duì)較高 通用DSP比單片機(jī)推出時(shí)間稍晚 而復(fù)雜度 性能要高得多 以最簡(jiǎn)單的性能指標(biāo)MIPS 百萬條指令每秒 為例 單片機(jī)為1 10MIPS DSP為50 100MIPS 單片機(jī)只有少量總線 且地址 數(shù)據(jù)線分時(shí)復(fù)用 而DSP具有多總線結(jié)構(gòu) 且地址 數(shù)據(jù)線分開 還有比異步串口 UART 速度高得多的同步串口或通信口 數(shù)據(jù)輸入 輸出能力較強(qiáng) DSP數(shù)據(jù)位寬 乘加器位寬也比單片機(jī)大 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理時(shí)不僅速度快 精度也高 DSP有大容量的的片內(nèi)存儲(chǔ)器 但單片機(jī)的控制接口種類比DSP多 適合于以控制為主的模數(shù)混合設(shè)計(jì) DSP芯片與單片機(jī)比較 DSP與單片機(jī) DSP與FPGA CPLDFPGA CPLD與專用DSP一樣 是用硬件完成數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的 其單一運(yùn)算的速度很高 輸入至輸出的延遲也比通用DSP小 適合于FPGA CPLD完成的數(shù)字電路功能和數(shù)字信號(hào)處理功能有計(jì)數(shù) 譯碼 鎖存 狀態(tài)機(jī) 乘加 FIR FFT 編碼器 查表 FIFO等 但它在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理算法的靈活性及各種混合功能的實(shí)現(xiàn)性方面不如DSP芯片 數(shù)字電路設(shè)計(jì)中常把DSP的靈活性和FPGA CPLD的高效 高速結(jié)合在一起 充分發(fā)揮二者各自在軟件 硬件上的可編程能力 DSP芯片與可編程器件比較 信號(hào)處理 如數(shù)字濾波 自適應(yīng)濾波 快速付立葉變換 相關(guān)運(yùn)算 譜分析 卷積 模式匹配 波形產(chǎn)生等 2 通信 如調(diào)制解調(diào)器 自適應(yīng)均衡 數(shù)據(jù)加密 數(shù)據(jù)壓縮 回波抵消 多路復(fù)用 傳真 擴(kuò)頻通信 糾錯(cuò)編碼 可視電話等 3 語(yǔ)音 如語(yǔ)音編碼 語(yǔ)音合成 語(yǔ)音識(shí)別 語(yǔ)音增強(qiáng) 說話人辨認(rèn) 說話人確認(rèn) 語(yǔ)音郵件 語(yǔ)音存儲(chǔ)等 4 圖形 圖像 如二維和三維圖形處理 圖象壓縮與傳輸 圖像增強(qiáng)等 DSP芯片應(yīng)用領(lǐng)域 DSP芯片應(yīng)用領(lǐng)域 5 軍事 如保密通信 雷達(dá)處理 聲納處理 導(dǎo)航 導(dǎo)彈制導(dǎo)等 6 儀器儀表 如頻譜分析 函數(shù)發(fā)生 鎖相環(huán) 地震處理等 7 自動(dòng)控制 如電機(jī)控制 電力系統(tǒng)控制 機(jī)器人控制 磁盤控制 自動(dòng)駕駛 安全檢測(cè)等 8 醫(yī)療 如助聽 超聲設(shè)備 診斷工具 病人監(jiān)護(hù)等 9 家用電器 如高保真音響 音樂合成 音調(diào)控制 玩具與游戲 數(shù)字電話 電視等 DSP芯片應(yīng)用領(lǐng)域 DSP系統(tǒng)開發(fā)流程 根據(jù)需求寫出任務(wù)說明書 根據(jù)任務(wù)書確定技術(shù)指標(biāo) 選擇DSP芯片及外圍芯片 總體設(shè)計(jì)確定軟硬件分工 軟件設(shè)計(jì)說明書 硬件設(shè)計(jì)說明書 軟件編程與調(diào)試 硬件 sch pcb 系統(tǒng)集成 硬件調(diào)試 系統(tǒng)測(cè)試 樣機(jī)完成 聯(lián)試 產(chǎn)品測(cè)試與生產(chǎn) DSP系統(tǒng)開發(fā)流程 DSP知識(shí)平臺(tái) DSP技術(shù) 計(jì)算機(jī)學(xué)科 電子學(xué)科 計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī)軟件 電子線路 數(shù)字信號(hào)處理 第1章習(xí)題1 舉例說明數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用 2 簡(jiǎn)述DSP芯片的主要特點(diǎn) 分類方法及其選擇原則 3 設(shè)某DSP芯片的MAC時(shí)間為40ns 應(yīng)用于128階FIR濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 理論上 被處理信號(hào)的最高頻率不得高于多少 第2章TMS320C54XDSP硬件結(jié)構(gòu) 本章內(nèi)容 1 TMS32054XDSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2 TMS32054XDSP結(jié)構(gòu)框圖 3 TMS32054XDSP總線結(jié)構(gòu) 4 TMS32054XDSP存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 5 TMS32054XDSP處理器結(jié)構(gòu) 6 TMS32054XDSP片上外設(shè) 7 TMS32054XDSP芯片引腳 8 TMS32054XDSP復(fù)位操作 TMS32054XDSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 10 25ns的指令周期 40 100MIPS 高效快速 192K 16位的 最小 可尋址存儲(chǔ)空間 哈佛結(jié)構(gòu) 兩個(gè)40位累加器ACCA ACCB 40位算術(shù)邏輯單元 ALU 包括一個(gè)40位的桶型移位寄存器 17 17位硬件乘法器 允許16位帶符號(hào)或不帶符號(hào)的乘法 4組數(shù)據(jù) 地址內(nèi)部總線及雙地址生成單元 多總線結(jié)構(gòu) 8個(gè)輔助寄存器及一個(gè)堆棧 2 6級(jí)的并行流水線操作 流水線結(jié)構(gòu) 1 8V 2 5V 3 3V低功耗節(jié)電模式 宜于電池供電應(yīng)用 豐富的片內(nèi)外設(shè) 包括串 并接口 軟件可編程定時(shí)器 等待狀態(tài)發(fā)生器及可配置PLL的時(shí)鐘發(fā)生器 TMS320C54xDSP內(nèi)部由中央處理器CPU 程序 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 內(nèi)部總線及其控制 片內(nèi)外設(shè)等幾大部分組成 結(jié)構(gòu)框圖 多總線結(jié)構(gòu)可以在每個(gè)指令周期內(nèi)產(chǎn)生兩個(gè)存儲(chǔ)地址 實(shí)現(xiàn)流水線并行數(shù)據(jù)處理 提高操作的性能和靈活性 總線結(jié)構(gòu) TMS320C54x采用多總線結(jié)構(gòu) 片內(nèi)共有8條16位總線即 4條程序 數(shù)據(jù)總線和4條地址總線 包括 一條程序總線 PB 三條數(shù)據(jù)總線 CB DB EB 四條地址總線 PAB CAB DAB EAB TMS32054XDSP總線結(jié)構(gòu) 這些總線的功能是 總線結(jié)構(gòu) PB傳送取自程序存儲(chǔ)器的指令代碼和立即操作數(shù) CB和DB傳送讀自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作數(shù) LD EB傳送寫到存儲(chǔ)器 程序 數(shù)據(jù) 的數(shù)據(jù) ST 4條地址總線 PAB CAB DAB和EAB 傳送指令代碼及操作數(shù)的地址 下面以程序的6級(jí)執(zhí)行過程為例說明各總線使用情況 DSP芯片廣泛采用流水線結(jié)構(gòu)以減少指令執(zhí)行時(shí)間 流水線深度從2 8級(jí)不等 VC5402DSP采用6級(jí)流水操作 代表1條指令執(zhí)行的6個(gè)步驟 如下圖所示 上圖中的6級(jí)流水操作是相互獨(dú)立的 在任何一個(gè)給定周期內(nèi) 流水線各級(jí)上都會(huì)有1到6條指令的不同操作在運(yùn)行 即允許重疊執(zhí)行 6級(jí)流水操作的功能分別是 Prefetch 預(yù)取指 把將要執(zhí)行的指令地址提供給程序地址總線PAB Fetch 取指 從程序總線PB上讀取程序指令 并放入指令寄存器IR Decode 譯碼 指令寄存器IR中的內(nèi)容被譯碼 同時(shí)判定操作數(shù)類型 尋址方式及控制順序 Access 訪問尋址 數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生單元DAGEN把將要訪問的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址提供給數(shù)據(jù)地址總線DAB和CAB Read 讀操作數(shù) 從數(shù)據(jù)總線DB和CB上讀取操作數(shù) 同時(shí)把將要寫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址提供給寫地址總線EAB Execute write 執(zhí)行 寫操作 執(zhí)行指令 同時(shí)通過數(shù)據(jù)寫總線EB完成寫操作 PC內(nèi)容加載PAB 指令內(nèi)容通過PB加載IR PB內(nèi)容在IR中被譯碼 操作數(shù)1 2地址加載DAB CAB 操作數(shù)1 2加載DB CB存儲(chǔ)地址加載EAB 執(zhí)行結(jié)果加載EB 總線結(jié)構(gòu) 程序執(zhí)行讀寫操作時(shí)用到的總線 TMS320C54xDSP采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu) 分成3個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 64K字的程序存儲(chǔ)空間 程序存儲(chǔ)器空間存放要執(zhí)行的指令和執(zhí)行中所用的系數(shù)表 64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存放執(zhí)行指令所要用的數(shù)據(jù) 操作數(shù) 64K字的I O空間 I O存儲(chǔ)空間與存儲(chǔ)器映象外圍設(shè)備相接口 也可以作為附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間使用 TMS32054XDSP存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 雖然C54xDSP提供了至少192K字的存儲(chǔ)空間 但真正存儲(chǔ)容量是由芯片實(shí)際存儲(chǔ)器的大小決定的 所有 C54x片內(nèi)部都含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器 但不同型號(hào)芯片的RAM和ROM容量是不相同的 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 一般來說 片內(nèi)RAM被優(yōu)先安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 片內(nèi)ROM被優(yōu)先激活于程序存儲(chǔ)空間 但在改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)中 片內(nèi)RAM可以部分地被配置為程序存儲(chǔ)空間 片內(nèi)ROM也可以部分地被定義為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 在改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)中 用戶可根據(jù)需要 通過設(shè)置工作方式控制寄存器PMST的3個(gè)位控信息MP MC OVLY和DROM 靈活方便地將片內(nèi)ROM和RAM 包括SARAM和DARAM 配置定義為程序存儲(chǔ)空間或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 其中MP MC OVLY影響程序存儲(chǔ)空間配置 DROM影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間配置 64K程序存儲(chǔ)空間 64K程序存儲(chǔ)空間 64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 所有 C54x片內(nèi)部都含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器 但不同型號(hào)芯片的RAM和ROM容量及駐留區(qū)域是不相同的 VC5402DSP片內(nèi)配置有4K字的ROM 駐留在程序存儲(chǔ)空間的F000H FFFFH區(qū)間內(nèi) 程序存儲(chǔ)器 CPU工作方式控制位MP MC決定了F000H FFFFH 4K字 程序空間的片內(nèi) 片外地址分配及片內(nèi)ROM的使用情況 MP MC 1 F000H FFFFH 4K字 程序空間定義為片外存儲(chǔ)器 MP MC 0 F000H FFFFH 4K字 程序空間定義為片內(nèi)存儲(chǔ)器 重復(fù)占用控制位OVLY決定了0000H 3FFFH 16K字的DARAM 程序空間的片內(nèi) 片外地址分配及片內(nèi)DARAM的使用情況 OVLY 1 0080H 3FFFH 約16K字 可定義為片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間 能片內(nèi)尋址 但不得與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址重疊 OVLY 0 0000H 3FFFH 16K字 被定義為片外程序存儲(chǔ)空間 只能片外尋址 0000H 3FFFH全部作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址 MP MC和OVLY位的狀態(tài)影響著程序存儲(chǔ)空間的分配 F800H FBFFH 1K字 Bootload引導(dǎo)程序FC00H FCFFH 256字 u律擴(kuò)展表FD00H FDFFH 256字 A律擴(kuò)展表FE00H FEFFH 256字 sine表FF00H FF7FH 128字 機(jī)內(nèi)自檢程序FF80H FFFFH 128字 中斷矢量表 兩個(gè)控制位可通過PMST寄存器軟件設(shè)置 其狀態(tài)對(duì)VC5402DSP程序存儲(chǔ)空間配置的影響見下表 程序存儲(chǔ)器 MP MC可以通過裝載PMST寄存器軟件設(shè)置 也可以通過MP MC引腳 32 硬件設(shè)置 程序存儲(chǔ)器 硬件復(fù)位時(shí) CPU首先檢測(cè)MP MC引腳狀態(tài)并存儲(chǔ)到PMST中 如果MP MC引腳為低電平 則VC5402片內(nèi)的4K字ROM將自動(dòng)映射到程序存儲(chǔ)空間第0頁(yè)的F000H FEFFH內(nèi) 同時(shí) 中斷向量指針指向片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間的FF80H 如果MP MC引腳為高電平 則程序空間全部定義為片外存儲(chǔ)器 中斷向量也被映射到片外程序存儲(chǔ)空間的FF80H FFFFH 硬件復(fù)位后 CPU將忽略MP MC引腳狀態(tài) 可通過軟件編程設(shè)置MP MC控制位來決定程序存儲(chǔ)空間的分配 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 0000H 007FH 128字 為特殊功能寄存器空間 CPU及片內(nèi)外設(shè)寄存器駐留在該區(qū)域 構(gòu)成DSP存儲(chǔ)器映像寄存器MMR 0080H 3FFFH 約16K字 為片內(nèi)DARAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 當(dāng)CPU產(chǎn)生的數(shù)據(jù)地址在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器范圍內(nèi)時(shí) 可直接對(duì)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址 4000H EFFFH 44K字 為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 需外擴(kuò)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM 當(dāng)CPU產(chǎn)生的數(shù)據(jù)地址不在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器范圍內(nèi)時(shí) 則自動(dòng)對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)尋址 F000H FFFFH 4K字 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的片內(nèi) 片外地址分配由DROM位控制決定 DROM 1 F000H FFFFH可部分地定義為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 DROM 0 F000H FFFFH定義為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 VC5402DSP片內(nèi)含有16k字的DARAM 駐留在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的0000H 3FFFH區(qū)間內(nèi) 可片內(nèi)尋址 控制位DROM可通過PMST寄存器軟件設(shè)置 其狀態(tài)對(duì)VC5402DSP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間配置的影響見下表 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 為提高CPU并行處理能力 通常將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器劃分為80H個(gè)存儲(chǔ)單元 128字 的數(shù)據(jù)塊 構(gòu)成若干個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè) VC5402可尋址64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 即64K的數(shù)據(jù)空間可被分成512頁(yè) 其中片內(nèi)16K字的DARAM被分成128頁(yè) 每頁(yè)128個(gè)字單元 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 VC5402數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間及其DARAM前1K字的空間配置示意如下圖所示 DP9 bit 9 bit的DP指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的512個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)中的一頁(yè) 0 1 2 510 511 7 bit的偏移地址指向某數(shù)據(jù)頁(yè)中128個(gè)單元中的一個(gè) LD 0000H ALD 02H DPADD00H 16 ASTHA 7FH 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 VC5402的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其DARAM前1K字的空間配置示意圖 0000H 0020H 0080H 0100H 0180H 0200H 0280H 0300H 0380H 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 03FFH 圖中看出 C5402DSP片內(nèi)DARAM的前1K字中 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間第0頁(yè)被配置為特殊功能寄存器區(qū) 駐留著存儲(chǔ)器映像CPU 外設(shè)寄存器 用戶不得占用 OVLY位的設(shè)置對(duì)其不起作用 0000H一001FH區(qū)間內(nèi)連續(xù)分布著30個(gè)CPU特殊功能寄存器 0020H一007FH區(qū)間內(nèi) 分布著片上外設(shè)處理寄存器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 這些位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間第0頁(yè)上的特殊功能寄存器均屬存儲(chǔ)器映像寄存器MMR 尋址存儲(chǔ)器映像CPU寄存器無須等待時(shí)間 而尋址存儲(chǔ)器映像外設(shè)寄存器則至少需要2個(gè)機(jī)器周期 具體由片內(nèi)外設(shè)電路決定 從0080H開始將DARAM分成每80H 128字 個(gè)存儲(chǔ)單元為一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè) 以便于CPU的并行操作 提高芯片的高速處理能力 CPU映射寄存器 CPU映射寄存器 外設(shè)映射寄存器 54XDSP中所有的片內(nèi) 片外 程序 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別統(tǒng) 編址 從0000H FFFFH 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器小結(jié) 所有54xDSP都含有片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器 但不同型號(hào)的DSP片內(nèi)RAM和ROM容量及駐留區(qū)域不相同 與片外存儲(chǔ)器相比 片內(nèi)存儲(chǔ)器不需插入等待狀態(tài)時(shí)間 具有速度快和功耗小等優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)然 片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力 則是片內(nèi)存儲(chǔ)器無法比擬的 在改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)中 PMST的3個(gè)控制位MP MC OVLY和DROM可以靈活地重新配置片內(nèi)ROM和RAM的程序 數(shù)據(jù)空間 地址不能重疊 MP MC OVLY影響程序存儲(chǔ)空間配置 DROM影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間配置 TMS320C54x系列所有芯片的中央處理器CPU完全相同 由運(yùn)算部件 硬件 和控制部件 軟件 組成 處理器結(jié)構(gòu) 2 控制部件控制部件是 C54x芯片的中樞神經(jīng) C54x控制部件包括3個(gè)16位CPU工作狀態(tài)和方式控制寄存器 狀態(tài)寄存器ST0和ST1 工作方式控制寄存器PMST 1 運(yùn)算部件TMS320C54x運(yùn)算部件硬件結(jié)構(gòu)主要包括 1 一個(gè)40位的算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU 2 兩個(gè)40位的累加器 3 一個(gè)移位 16 30位的桶形移位寄存器 4 硬件乘法 累加器單元 5 16位數(shù)據(jù)暫存器 6 比較 選擇和存儲(chǔ)單元 CSSU 7 指數(shù)編碼器 40位算邏單元ALU 40位累加器A B 桶形移存器 乘法累加單元 數(shù)據(jù)暫存器 比較選擇存儲(chǔ)單元 指數(shù)編碼器 40位的算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU執(zhí)行算術(shù)和邏輯操作功能 大多數(shù)算術(shù)邏輯運(yùn)算指令都是單周期指令 ALU的輸入 1 來自移位寄存器的輸出 2 來自數(shù)據(jù)總線DB CB的操作數(shù) 3 來自累加器A B中的數(shù)據(jù) 4 來自寄存器T中的數(shù)據(jù)ALU的輸出 除存儲(chǔ)操作指令 ADDM ANDM ORM和XORM 外 ALU的運(yùn)算結(jié)果通常都被傳送到40位的目的累加器A或B中 ALU受SXM OVM C16 C位控制 同時(shí)影響OVA B ZA B TC位 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 運(yùn)算部件 ALU結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)算部件 累加器A和B都可以配置成乘法器 加法器或ALU的目的寄存器 用來存放從ALU和乘 加單元輸出的數(shù)據(jù)同時(shí) 其運(yùn)算結(jié)果也能輸出到ALU或乘 加單元中 此外 在執(zhí)行MIN和MAX指令或者并行指令LDMAC時(shí)都要用到它們 一個(gè)累加器加載數(shù)據(jù) 另一個(gè)完成運(yùn)算 累加器A和B的主要區(qū)別在于 累加器A的高16位可作為乘法器的一個(gè)輸入 而累加器B則不能 累加器A和B都可分為三部分 累加器A和B 運(yùn)算部件 bit39 32稱作累加器的保護(hù)位 既可防止諸如自相關(guān)那樣的迭代運(yùn)算時(shí)溢出 也可用做符號(hào)擴(kuò)展 Bit31 16稱作累加器的高位字 Bit15 0稱作累加器的低位字 AG AH AL 保護(hù)位 高階位 低階位 累加器A 39 32 31 16 15 0 BG BH BL 保護(hù)位 高階位 低階位 累加器B 39 32 31 16 15 0 累加器A和B的差別在于累加器A的高16位可以用作乘法器的一個(gè)輸入 而累加器B不能 運(yùn)算部件 C54xDSP桶形移位寄存器的任務(wù)是為輸入 輸出的數(shù)據(jù)定標(biāo) 有一個(gè)與累加器或數(shù)據(jù)總線 CB DB 相連接的輸入以及一個(gè)與ALU或EB總線相連接的輸出 能將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行0 31位的左移和0 16位的右移 所移的位數(shù)由ST1中的移位數(shù)域 ASM 被指定作為移位數(shù)寄存器的暫存器 TREG 或指令操作數(shù)決定 移存器的輸入 1 來自數(shù)據(jù)總線DB CB的操作數(shù) 16位 32位 2 來自累加器A B中的數(shù)據(jù) 40位 移存器的輸出 1 至ALU的一個(gè)輸入端 2 至寫數(shù)據(jù)總線EB移位操作受ASM TREG SXM TC位與指令操作數(shù)的控制與影響 桶形移位寄存器 運(yùn)算部件 桶形移位寄存器結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)算部件 40位的桶形移位寄存器功能任務(wù)是 1 在ALU運(yùn)算前 對(duì)來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作數(shù)或者累加器的值進(jìn)行定標(biāo) 2 對(duì)累加器的值進(jìn)行算術(shù)或邏輯移位 3 對(duì)累加器進(jìn)行歸一化處理 4 對(duì)累加器存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值送走之前進(jìn)行定標(biāo) 運(yùn)算部件 乘法 加法器由乘法器 加法器 帶符號(hào) 無符號(hào)輸入控制 小數(shù)控制 零檢測(cè)器 舍入器 溢出 飽和邏輯電路和暫存寄存器TREG組成 乘法器的一個(gè)輸入端X的數(shù)據(jù)可從來自暫存寄存器T 累加器A的32 16位以及數(shù)據(jù)總線DB傳過來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)中選擇 乘法器的另一個(gè)輸入端Y的數(shù)據(jù)則可從來自程序總線PB傳過來的程序存儲(chǔ)器操作數(shù) DB總線和CB總線傳過來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)以及累加器A的32 16位中選擇 17X17乘法器的輸出接至加法器的一個(gè)輸入端 乘法 加法器 運(yùn)算部件 硬件乘法 加法器結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)算部件 40位加法器的一個(gè)加數(shù)來自硬件乘法器積的輸出 另一個(gè)加數(shù)則來自累加器A或累加器B 一般在一個(gè)流水線周期內(nèi)可以完成一次乘法累加運(yùn)算 加法器的輸出通過零檢測(cè)器 舍入器 2的補(bǔ)碼 溢出 飽和邏輯電路 送至工作狀態(tài)寄存器 影響溢出標(biāo)志和零標(biāo)志 最后的運(yùn)算結(jié)果送入兩個(gè)目的累加器 A還是B 由運(yùn)算指令決定 運(yùn)算部件 比較 選擇和存儲(chǔ)單元 CSSU 完成累加器的高位字和低位字之間的最大值比較 即選擇累加器中較大的字并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中 不改變狀態(tài)寄存器ST0中的測(cè)試 控制位和傳送寄存器 TRN 的值 同時(shí) CSSU利用優(yōu)化的片內(nèi)硬件促進(jìn)Viterbi型蝶形運(yùn)算 比較 選擇和存儲(chǔ)單元 CSSU 運(yùn)算部件 指數(shù)編碼器是用于支持單周期指令EXP的專用硬件 在EXP指令中 累加器中的指數(shù)值能以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在T寄存器中 范圍為bit 8至31 指數(shù)值定義為前面的冗余位數(shù)減8的差值 即累加器中為消除非有效符號(hào)位所需移動(dòng)的位數(shù) 當(dāng)累加器中的值超過了32bits 該操作將產(chǎn)生負(fù)值 指數(shù)編碼器 運(yùn)算部件 控制部件是 C54x芯片的中樞神經(jīng) C54x有三個(gè)狀態(tài)和控制寄存器 狀態(tài)寄存器ST0 狀態(tài)寄存器ST1和處理器方式狀態(tài)寄存器PMST ST0和ST1包括了各種條件和方式的狀態(tài) PMST則包括了存儲(chǔ)器配置狀態(tài)和控制信息 ST0 06H ST1 07H PMST 1DH 控制部件 l工作方式控制寄存器PMST ProcessorModeStatus PMST主要設(shè)定并控制處理器的工作方式 同時(shí)反映處理器的工作狀態(tài) 其各位的定義如下圖所示 IPTR InterruptVectorPointer 中斷向量指針 IPTR的9位字段 15一7 16位中斷向量地址的高9位 復(fù)位時(shí) 這9位全置成1 復(fù)位向量總是駐留在程序存儲(chǔ)空間的FF80H地址處 即復(fù)位時(shí) PC FF80H 115 76543210 控制部件 MP MC MicroProcess MicroComputer 微處理器 微計(jì)算機(jī)工作方式選擇位 這一位的信息可以由硬件連接方式?jīng)Q定 也可以由軟件置位或清零選擇 但復(fù)位時(shí)由硬件引腳連接方式?jīng)Q定 芯片復(fù)位時(shí) CPU采樣32 引腳的電平 電平為高時(shí) 芯片工作于微處理器狀態(tài) 不能尋址片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器 片內(nèi)ROM 電平為低時(shí) 芯片工作于微計(jì)算機(jī)狀態(tài) 可以尋址片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器 OVLY Overlay RAM重復(fù)占用標(biāo)志位 OVLY 1 允許片內(nèi)雙訪問數(shù)據(jù)RAM塊映射到程序空間 即片上DARAM可作為程序空間尋址 但數(shù)據(jù)0頁(yè) 0 7FH 作為特殊寄存器空間 不能映射 若OVLY 0 則片上RAM只能作為數(shù)據(jù)空間尋址 DROM DataROM 數(shù)據(jù)ROM位 DROM用來控制片內(nèi)ROM能否映射到數(shù)據(jù)空間 DROM 1 片內(nèi)ROM可以映射到數(shù)據(jù)空間 DROM 0 則片內(nèi)ROM不可以映射到數(shù)據(jù)空間 控制部件 AVIS AddressVisibility 地址可見控制位 AVIS 1 允許在地址引腳上看到內(nèi)部程序空間的地址內(nèi)容 而當(dāng)AVIS 0時(shí) 外部地址線上的信號(hào)不能隨內(nèi)部程序地址一起變化 CLKOFF ClockOff 時(shí)鐘關(guān)斷位 CLKOFF 1 94 CLKOUT引腳禁止輸出 CLKOFF 0 CLKOUT引腳輸出時(shí)鐘脈沖 SMUL SaturationonMultiplication 乘法飽和方式位 SMUL 1 使用多項(xiàng)式加MAC或多項(xiàng)式減MAS指令進(jìn)行累加時(shí) 對(duì)乘法結(jié)果進(jìn)行飽和處理 SST SaturationonStore 存儲(chǔ)飽和方式位 SST 1 對(duì)存儲(chǔ)前的累加器進(jìn)行飽和處理 控制部件 15 1312111098 0 l狀態(tài)寄存器ST0 Status0 ST0主要反映尋址要求以及計(jì)算運(yùn)行的中間狀態(tài) ARP AssistantRegisterPointer 輔助寄存器指針 用于間接尋址單操作數(shù)的輔助寄存器選擇 當(dāng)DSP處于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式時(shí) CMPT 0 ARP 0 TC TestControlSignal 測(cè)試 控制標(biāo)志 用來保存ALU的測(cè)試位操作結(jié)果 同時(shí)可以由TC的狀態(tài) 0或1 控制條件分支的轉(zhuǎn)移和子程序調(diào)用 并判斷返回是否執(zhí)行 控制部件 C Carry 進(jìn)位標(biāo)志 加法進(jìn)位時(shí) 置1 減法借位時(shí) 清零 OVA OverflowofA 累加器A的溢出標(biāo)志 當(dāng)ALU的運(yùn)算結(jié)果送入累加器A且溢出時(shí) OVA置1 OVB OverflowofB 累加器B的溢出標(biāo)志 當(dāng)ALU的運(yùn)算結(jié)果送入累加器B且溢出時(shí) OVB置1 DP DataMemoryPagePointer 數(shù)據(jù)儲(chǔ)儲(chǔ)器頁(yè)指針 DP的9位數(shù)作為高位與直接尋址指令中的低7位結(jié)合 形成16位直接尋址方式下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 這種尋址方式要求ST1中的編譯方式位CPL 0 控制部件 151413121110987654 0 l狀態(tài)寄存器ST1 Status1 ST1主要反映尋址要求 初始狀態(tài)設(shè)置 I O及中斷控制 BRAF BlockRepeatActionFlag 塊重復(fù)操作標(biāo)志 此標(biāo)志置位表示正在執(zhí)行塊重復(fù)操作指令 此標(biāo)志位清零表示沒有進(jìn)行塊操作 CPL Compilemode 直接尋址編譯方式標(biāo)志位 表示直接尋址選用何種指針 CPL 1表示選用堆棧指針 SP 直接尋址方式 CPL 0表示選用頁(yè)指針 DP 直接尋址方式 控制部件 XF ExternalFlag 27 外部引腳XF狀態(tài)控制位 可通過軟件置位或清零控制通用外部I O引腳XF的輸出狀態(tài) HM HoldMode 芯片響應(yīng)HOLD信號(hào)時(shí) CPU保持工作方式標(biāo)志 置1表示CPU暫停內(nèi)部操作 清零表示CPU從內(nèi)部處理器取指繼續(xù)執(zhí)行內(nèi)部操作 外部地址 數(shù)據(jù)線掛起呈高阻態(tài) INTM InterruptMode 中斷方式控制位 置1 SSBX指令 則關(guān)閉所有可屏蔽中斷 清零 RSBX指令 則開放所有可屏蔽中斷 此位不影響不可屏敝中斷RS NMI OVM OverflowMode 溢出方式控制位 置1 SSBX 時(shí) ALU運(yùn)算發(fā)生正溢出 目的累加器置成正的最大值 007FFFFFFFH ALU運(yùn)算發(fā)生負(fù)溢出 目的累加器置成負(fù)的最大值 FF80000000H 清零 RSBX 時(shí) 則直接加載實(shí)際運(yùn)算結(jié)果 控制部件 SXM SignextensionMode 符號(hào)擴(kuò)展方式控制位 SXM 1 數(shù)據(jù)進(jìn)入ALU之前需進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展 SXM 0 則禁止進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展 此位可由指令SSBX和RSBX置位或清零 C16 DoubleprecisionArithmaticMode 雙16位 雙精度算術(shù)運(yùn)算模式 C16 1 ALU工作于雙16位算術(shù)運(yùn)算方式 C16 0 ALU工作于雙精度算術(shù)運(yùn)算方式 FRCT FractionMode 小數(shù)方式控制位 FRCT 1 乘法器輸出自動(dòng)左移1位 消去多余的符號(hào)位 CMPT CompatibilityMode 輔助寄存器修正方式控制位CMPT 0 標(biāo)準(zhǔn)方式 時(shí) ARP的內(nèi)容必須清零 且不能修改 CMPT 1 兼容方式 時(shí) 除AR0外 當(dāng)間接尋址單個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)時(shí) 可通過修正ARP的內(nèi)容改變輔助寄存器AR1 AR7的值 ASM AccumulateShiftMode 累加器移位方式控制位 5位字段的ASM規(guī)定了從 16至15的移位 2的補(bǔ)碼 可以用LD指令 短立即數(shù) 對(duì)ASM加載 控制部件 所有的 C54x的CPU結(jié)構(gòu)及功能完全相同 但片上外設(shè)的配置可能不同 一般包括如下部分 1 特殊功能寄存器2 時(shí)鐘發(fā)生器3 硬件定時(shí)器4 軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器5 并行口6 串行口7 通用I O口8 中斷系統(tǒng) 片上外設(shè) TMSC5402芯片引腳 芯片引腳 C5402共有144個(gè)引腳 按功能可分為電源引腳 時(shí)鐘引腳 控制引腳 地址引腳 數(shù)據(jù)引腳 通訊端口引腳 外部中斷引腳 通用I O引腳等8個(gè)部分 TMSC5402芯片引腳 芯片引腳 1 電源引腳 C5402共有23個(gè)電源引腳 包括1 CPU核電壓CVDD 3 端口電壓DVDD以及接地引腳 CVDD引腳 16 68 91 125 142 DVDD引腳 4 33 56 75 112 130 VSS接地引腳 3 14 34 40 50 57 70 76 93 106 111 128 TMSC5402芯片引腳 芯片引腳 2 時(shí)鐘引腳 C5402有2個(gè)外部晶振引腳及3個(gè)時(shí)鐘模式控制引腳 96 97 外部晶振引腳 77 78 79 時(shí)鐘模式控制引腳 TMSC5402芯片引腳 芯片引腳 3 控制引腳 C5402共有14個(gè)控制信號(hào)引腳 RS 98腳 復(fù)位信號(hào)MSTRB 24腳 存儲(chǔ)器選通信號(hào)IOSTRB 25腳 I O選通信號(hào)PS 20腳 外部程序存儲(chǔ)器片選信號(hào)DS 21腳 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片選信號(hào)IS 22腳 I O設(shè)備選擇信號(hào)R W 23腳 讀 寫信號(hào)IACK 6l腳 中斷響應(yīng)信號(hào)MP MC 32腳 DSP工作方式選擇信號(hào)READY 19腳 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)HOLD 30腳 請(qǐng)求控制存儲(chǔ)器接口信號(hào)HOLDA 28腳 響應(yīng)控制存儲(chǔ)器響應(yīng)信號(hào)MSC 26腳 微狀態(tài)完成信號(hào) TMSC5402芯片引腳 芯片引腳 4 地址引腳 C5402共有20個(gè)片外地址引腳 A0 131腳 一A3 134腳 A4 135腳 一A9 141腳 A10 5腳 A11 7腳 A15 11腳 A16 105腳 A17 107腳 A19 109腳 D0 99腳 一D5 104腳 D6 113腳 一D15 124腳 5 數(shù)據(jù)引腳 C5402共有16個(gè)片外數(shù)據(jù)引腳 6 通信引腳 McBSP串口 BFSR0 43腳 串口0的同步接收信號(hào)BFSR1 44腳 串口1的同步接收信號(hào)BDR0 45腳 串口0的串行數(shù)據(jù)接收輸入BDR1 47腳 串口1的串行數(shù)據(jù)接收輸入BCLKX0 48腳 串口0的發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)BCLKX1 49腳 串口1的發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)BFSX0 53腳 串口0的同步發(fā)射信號(hào)BFSX1 54腳 串口1的同步發(fā)射信號(hào)BDX0 59腳 串口0的串行數(shù)據(jù)發(fā)射輸出BDX1 60腳 串口1的串行數(shù)據(jù)發(fā)射輸出BCLKR0 41腳 串口0的接收時(shí)鐘信號(hào)BCLKR1 42腳 串口1的接收時(shí)鐘信號(hào) 芯片引腳 TMSC5402芯片引腳 HD0 HD7 數(shù)據(jù)引腳8位并行I O HCS 17腳 片選信號(hào) HAS 13腳 地址選通信號(hào) HBIL 31腳 字節(jié)識(shí)別信號(hào) HCNTL0 1 39腳 46腳 主機(jī)控制信號(hào) HDS1 2 127 129腳 數(shù)據(jù)選通信號(hào) HINT TOUT1 51腳 HPI申請(qǐng)中斷信號(hào) HRDY 55腳 HPI數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào) HR W 18腳 主機(jī)向HPI讀寫信號(hào) 芯片引腳 TMSC5402芯片引腳 6 通信引腳 HPI并口 TMSC5402芯片引腳 芯片引腳 7 外部中斷引腳 C5402共有1個(gè)不可屏蔽中斷和4個(gè)可屏蔽中斷引腳 NMI 63腳 1個(gè)不可屏蔽中斷引腳INT0 3 64 67腳 4個(gè)可屏蔽外部中斷引腳 XF 27腳 輸出引腳BIO 31腳 輸入引腳 8 通用I O引腳 C5402只有2個(gè)通用I O引腳 配合XC指令可監(jiān)控引腳狀態(tài) 可用SSBX置1可用RSBX清0 C5402的144個(gè)引腳除上述賦予了功能的引腳外 還有若干沒有使用的空腳NC 另外在具體應(yīng)用時(shí)也會(huì)有一些功能引腳暫時(shí)閑置不用 對(duì)于這些閑置未用引腳的處理原則是 1 空腳NC可以懸空不接 2 閑置未用的輸出引腳可以懸空不接 3 閑置未用的輸入引腳不能懸空不接 而應(yīng)將它們上拉或下拉為固定電平 4 關(guān)鍵的控制輸入引腳未用時(shí) 應(yīng)固定接為適當(dāng)狀態(tài) 例如 Read引腳未用時(shí)應(yīng)固定接為有效狀態(tài) 而Hold引腳未用時(shí)應(yīng)固定接為無效狀態(tài) 5 閑置未用的I O引腳未用時(shí) 應(yīng)區(qū)別對(duì)待 如果缺省狀態(tài)為輸入引腳 則同 3 處理 將它們上拉或下拉為固定電平 如果缺省狀態(tài)為輸出引腳 則同 2 處理 可以懸空不接 芯片引腳 復(fù)位是一種非屏蔽外部中斷 可以在上電時(shí)或其它任何時(shí)候?qū)SP進(jìn)行復(fù)位操作 為保證DSP可靠復(fù)位 RS引腳必須保持至少5個(gè)主頻 CLKOUT 時(shí)鐘周期的低電平 TMSC5402DSP復(fù)位操作 復(fù)位時(shí) IPTR所有位被置1 即IPTR 1FFHPC 1111111110000000 0FF80HMP MC位狀態(tài)與MP MC引腳相同產(chǎn)生中斷響應(yīng)