第9章TMS320C54x系列DSP的指令系統(tǒng)

1、第第9章章 TMS320C54x系列系列 DSP的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)C54x的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)n匯編指令集匯編指令集n尋址方式尋址方式n指令功能指令功能9.1 尋址方式尋址方式n尋找地址的方法，即如何指定指令和操尋找地址的方法，即如何指定指令和操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器單元的地址。作數(shù)所在的存儲(chǔ)器單元的地址。 n尋址方式分：數(shù)據(jù)尋址、程序?qū)ぶ穼ぶ贩绞椒郑簲?shù)據(jù)尋址、程序?qū)ぶ?。nC54x提供了多種高效的尋址方式。提供了多種高效的尋址方式。9.1.1 數(shù)據(jù)尋址數(shù)據(jù)尋址C54x提供提供7種數(shù)據(jù)尋址方式，分別為：種數(shù)據(jù)尋址方式，分別為：（1）立即尋址；）立即尋址；（2）絕對(duì)尋址；）絕對(duì)尋址；（3）累加器尋址

2、；）累加器尋址；（4）直接尋址；）直接尋址；（5）間接尋址；）間接尋址；（6）存儲(chǔ)器映射寄存器尋址；）存儲(chǔ)器映射寄存器尋址；（7）堆棧尋址；）堆棧尋址；一、一、 立即尋址立即尋址n立即尋址：由指令來提供一個(gè)操作數(shù)，沒有實(shí)際立即尋址：由指令來提供一個(gè)操作數(shù)，沒有實(shí)際尋找操作數(shù)地址的過程。尋找操作數(shù)地址的過程。n包括：包括： 短立即數(shù)：短立即數(shù)：可以是可以是3、5、8、9位，放在一個(gè)字長位，放在一個(gè)字長的指令中，的指令中， 長立即數(shù)：長立即數(shù)：16位，放在二個(gè)字長的指令中。位，放在二個(gè)字長的指令中。例：例：將將80h裝入累加器裝入累加器A中，可以寫成：中，可以寫成： LD #80h , A 操作碼

3、操作數(shù)二、二、 絕對(duì)尋址絕對(duì)尋址由指令來提供一個(gè)操作數(shù)的地址。分四種：由指令來提供一個(gè)操作數(shù)的地址。分四種： （1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址尋址：用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址尋址：用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)數(shù)據(jù)來指明數(shù)據(jù)空間的地址。來指明數(shù)據(jù)空間的地址。（2）程序存儲(chǔ)器地址尋址：用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)數(shù)值）程序存儲(chǔ)器地址尋址：用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)數(shù)值來指明程序空間的地址。來指明程序空間的地址。（3）口地址尋址：用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)數(shù)值來指明口）口地址尋址：用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)數(shù)值來指明口地址。地址。（4） *(lk)尋址：尋址：*(lk)尋址語句用符號(hào)或數(shù)值來指尋址語句用符號(hào)或數(shù)值來指明數(shù)據(jù)空間的地址。明數(shù)據(jù)空間的地址。例

4、如，要把數(shù)據(jù)空間中地址為例如，要把數(shù)據(jù)空間中地址為SAMPLE的單元的單元中的值復(fù)制到中的值復(fù)制到AR5指示的數(shù)據(jù)空間中的某個(gè)指示的數(shù)據(jù)空間中的某個(gè)單元，可用以下語句：單元，可用以下語句： MVKD SAMPLE， *AR5三、三、 累加器尋址累加器尋址累加器尋址是把累加器的內(nèi)容作為一個(gè)地址，把累加器尋址是把累加器的內(nèi)容作為一個(gè)地址，把程序存儲(chǔ)器當(dāng)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來訪問。程序存儲(chǔ)器當(dāng)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來訪問。例如：例如： READA Smem從累加器從累加器A A指示的程序存儲(chǔ)器單元中傳送一個(gè)字指示的程序存儲(chǔ)器單元中傳送一個(gè)字到到SmemSmem指明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元中。指明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元中。 四、四、

5、直接尋址直接尋址 基地址基地址 + + 偏移地址偏移地址 數(shù)據(jù)頁指針寄存器數(shù)據(jù)頁指針寄存器DP DP 指令中指令中 / /堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器SP SP 低低7 7位位 高高9 9位位 例如：例如： ADD SAMPLEADD SAMPLE，B B SAMPLE SAMPLE是是指令字中包含指令字中包含的地址的的地址的低低7 7位，而高位，而高9 9位由位由DPDP或或SPSP提供。提供。 若由若由DPDP提供：則提供：則DPDP和低和低7 7位拼接成位拼接成1616位地址；位地址； 若由若由SPSP提供：則提供：則SPSP和低和低7 7位相加成位相加成1616位地址。位地址。五、五、

6、 間接尋址間接尋址n8 8個(gè)個(gè)1616位的輔助寄存器位的輔助寄存器AR0AR0 AR7AR7n存放存放1616位地址對(duì)位地址對(duì)64k64k數(shù)據(jù)空間的任意單元進(jìn)行訪問數(shù)據(jù)空間的任意單元進(jìn)行訪問n對(duì)地址進(jìn)行減量、增量、偏移或變址的修改，還對(duì)地址進(jìn)行減量、增量、偏移或變址的修改，還可以提供循環(huán)和位反向?qū)ぶ??？梢蕴峁┭h(huán)和位反向?qū)ぶ贰?尋址功能尋址功能 *ARx: Addr = ARx *ARx+: Addr = ARx ARx = ARx + 1 *ARx+0: Addr = ARx ARx = ARx + AR0 *ARx+0B: Addr = ARx ARx = B(ARx + AR0)正常進(jìn)位

7、正常進(jìn)位 反向進(jìn)位反向進(jìn)位 0100 0100 + 0100 + 0100 1000 0010間接尋址舉例間接尋址舉例 ADD *AR2+， 8， A 加法指令，把當(dāng)前輔助寄存器內(nèi)容定義的數(shù)據(jù)加法指令，把當(dāng)前輔助寄存器內(nèi)容定義的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)先左移存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)先左移8位，加到累加器位，加到累加器A中。中。操作完成后，當(dāng)前輔助寄存器內(nèi)容自動(dòng)加操作完成后，當(dāng)前輔助寄存器內(nèi)容自動(dòng)加1（或（或2），即），即AR2 = 17F1H。反向進(jìn)位的應(yīng)用反向進(jìn)位的應(yīng)用在在FFT運(yùn)算中，輸入序列和輸出序列的次序會(huì)被打亂，運(yùn)算中，輸入序列和輸出序列的次序會(huì)被打亂，如如8點(diǎn)點(diǎn)FFT： 輸入輸入 輸出輸出 X(0

8、) XR(0) X(1) XR(4) X(2) XR(2) X(3) XR(6) X(4) XR(1) X(5) XR(5) X(6) XR(3) X(7) XR(7)利用反向進(jìn)位，可以在存儲(chǔ)的同時(shí)完成排序工作利用反向進(jìn)位，可以在存儲(chǔ)的同時(shí)完成排序工作n設(shè)在設(shè)在AR0中存放中存放FFT點(diǎn)數(shù)：點(diǎn)數(shù)：8n在在AR1中存放序列的基地址：中存放序列的基地址：0200Hn每存完一個(gè)數(shù)，每存完一個(gè)數(shù)，AR1=B(AR1+AR0)初始化初始化nAR0：0000 0000 0000 1000 8點(diǎn)點(diǎn)FFTnAR1：0000 0010 0000 0000 0200HnAR1：0000 0010 0000 000

9、0 XR(0)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 1000 XR(4)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 0100 XR(2)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 1100 XR(6)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 0010 XR(1)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 1010 XR(5)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 0110 XR(3)存放地址存放地址nAR1：0000 0010 0000 1110 XR(7)存放地址存放地址六、六、存儲(chǔ)器映射寄存器尋址存儲(chǔ)器映射

10、寄存器尋址 存儲(chǔ)器映射寄存器尋址用來修改存儲(chǔ)器映射寄存器存儲(chǔ)器映射寄存器尋址用來修改存儲(chǔ)器映射寄存器。n采用直接尋址方式：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址的低采用直接尋址方式：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址的低7 7位來自位來自指令字。不管當(dāng)前指令字。不管當(dāng)前DPDP或或SPSP為何值，強(qiáng)制將地址的為何值，強(qiáng)制將地址的高高9 9位清零。位清零。 n采用間接尋址方式：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址的低采用間接尋址方式：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址的低7 7位來自位來自當(dāng)前輔助寄存器的當(dāng)前輔助寄存器的7 7個(gè)最低位。地址的高個(gè)最低位。地址的高9 9位為零。位為零。輔助寄存器的高輔助寄存器的高 9 9位在操作之后被強(qiáng)制清零。位在操作之后被強(qiáng)制清零。 七、七、堆棧

11、尋址堆棧尋址 n在中斷和調(diào)用子程序時(shí)，堆棧用來自動(dòng)存儲(chǔ)程序在中斷和調(diào)用子程序時(shí)，堆棧用來自動(dòng)存儲(chǔ)程序計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。n可以用來保存用戶當(dāng)前的程序環(huán)境或要傳送的數(shù)可以用來保存用戶當(dāng)前的程序環(huán)境或要傳送的數(shù)據(jù)值。據(jù)值。n堆棧存放數(shù)據(jù)是從高端地址向低端地址進(jìn)行的。堆棧存放數(shù)據(jù)是從高端地址向低端地址進(jìn)行的。n用一個(gè)用一個(gè)1616位的堆棧指針位的堆棧指針SPSP來尋址堆棧，來尋址堆棧，SPSP總是指總是指向最后存入堆棧的元素。向最后存入堆棧的元素。 訪問堆棧的指令訪問堆棧的指令 PSHD：將一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值壓入堆棧；將一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值壓入堆棧； PSHM：將一個(gè)存儲(chǔ)器映射寄存器的值壓入堆棧；：將一個(gè)

12、存儲(chǔ)器映射寄存器的值壓入堆棧； POPD： 將一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值彈出堆棧；將一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值彈出堆棧； POPM：將一個(gè)存儲(chǔ)器映射寄存器的值彈出堆棧。將一個(gè)存儲(chǔ)器映射寄存器的值彈出堆棧。 9.1.2 程序?qū)ぶ烦绦驅(qū)ぶ穘程序存儲(chǔ)器中存放程序代碼、系數(shù)表和立即操程序存儲(chǔ)器中存放程序代碼、系數(shù)表和立即操作數(shù)等信息。作數(shù)等信息。nC54x可以通過程序地址總線可以通過程序地址總線PAB來訪問來訪問64k64k字字的程序存儲(chǔ)器。的程序存儲(chǔ)器。nC54x的指令執(zhí)行采用了六段流水線結(jié)構(gòu)的指令執(zhí)行采用了六段流水線結(jié)構(gòu), ,分成分成預(yù)取、取指、譯碼、訪問、讀取和執(zhí)行。預(yù)取、取指、譯碼、訪問、讀取和執(zhí)行。程序?qū)ぶ?/p>

13、所用的寄存器程序?qū)ぶ匪玫募拇嫫鱪程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCn重復(fù)計(jì)數(shù)器重復(fù)計(jì)數(shù)器RCn塊重復(fù)計(jì)數(shù)器塊重復(fù)計(jì)數(shù)器BRCn塊重復(fù)起始地址寄存器塊重復(fù)起始地址寄存器RSAn塊重復(fù)結(jié)束地址寄存器塊重復(fù)結(jié)束地址寄存器REA 重復(fù)寄重復(fù)寄存器存器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCn16-bit16-bit的寄存器；的寄存器；n包含一個(gè)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器地址；包含一個(gè)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器地址；n正常情況下，正常情況下，PC的值是依次遞增的；的值是依次遞增的；n程序出現(xiàn)了分支時(shí)，程序出現(xiàn)了分支時(shí)，PC的值就會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的值就會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的情況的情況。重復(fù)計(jì)數(shù)器重復(fù)計(jì)數(shù)器RCn16-bit16-bit的計(jì)數(shù)器，用于單指

14、令循環(huán)；的計(jì)數(shù)器，用于單指令循環(huán)；n只能由只能由RPT、RPTZ指令裝載，如指令裝載，如 RPT #2 #2；n不能編程修改不能編程修改RC的值；的值；n最大循環(huán)次數(shù)為最大循環(huán)次數(shù)為6553665536。指令塊的循環(huán)指令塊的循環(huán)n塊重復(fù)計(jì)數(shù)器塊重復(fù)計(jì)數(shù)器BRC：存放的值為循環(huán)次數(shù)減：存放的值為循環(huán)次數(shù)減1；n塊重復(fù)起始地址寄存器塊重復(fù)起始地址寄存器RSA：存放要重復(fù)執(zhí)行的：存放要重復(fù)執(zhí)行的指令塊的第一條指令地址。指令塊的第一條指令地址。n塊重復(fù)結(jié)束地址寄存器塊重復(fù)結(jié)束地址寄存器REA：存放要重復(fù)執(zhí)行的：存放要重復(fù)執(zhí)行的指令塊的最后一條指令地址。指令塊的最后一條指令地址。9.2 TMS320C5

15、4x 的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)C54x的指令集可用兩種形式表達(dá)：的指令集可用兩種形式表達(dá)：n助記符指令集：助記符指令集與計(jì)算機(jī)匯編語助記符指令集：助記符指令集與計(jì)算機(jī)匯編語言相似，它采用助記符來寫指令，便于用戶記言相似，它采用助記符來寫指令，便于用戶記憶和使用。憶和使用。n代數(shù)指令集：代數(shù)指令集中的指令類似于代數(shù)代數(shù)指令集：代數(shù)指令集中的指令類似于代數(shù)式的表達(dá)方式，運(yùn)算關(guān)系比較清楚明了。式的表達(dá)方式，運(yùn)算關(guān)系比較清楚明了。5種基本操作種基本操作n算術(shù)操作算術(shù)操作n邏輯操作邏輯操作n程序控制操作程序控制操作n裝載和存儲(chǔ)操作裝載和存儲(chǔ)操作n單指令重復(fù)運(yùn)算操作單指令重復(fù)運(yùn)算操作1. 算術(shù)操作算術(shù)操作n包

16、括加法、減法、乘法、乘包括加法、減法、乘法、乘/累加、乘累加、乘/減法、減法、加倍指令（加倍指令（32位位操作數(shù)指令）和專用指令。操作數(shù)指令）和專用指令。例例: MAC #345h, A, B 這是一條乘這是一條乘/ /累加指令，立即數(shù)累加指令，立即數(shù)345h與暫存器與暫存器T中的內(nèi)中的內(nèi)容相乘，乘積再加上累加器容相乘，乘積再加上累加器A的內(nèi)容，結(jié)果送到累加的內(nèi)容，結(jié)果送到累加器器B中。中。 用代數(shù)指令表示為：用代數(shù)指令表示為： B = A + #345h * T 2.邏輯操作邏輯操作n包括與、或、異或、移位和測試等指令。包括與、或、異或、移位和測試等指令。例例1 1： XOR A, +3,

17、B 這是一條邏輯操作指令。先將這是一條邏輯操作指令。先將A A中的內(nèi)容左移中的內(nèi)容左移3 3位，再和位，再和B B中的內(nèi)容按位進(jìn)行異或操作，結(jié)果中的內(nèi)容按位進(jìn)行異或操作，結(jié)果放在累加器放在累加器B B中。中。 用代數(shù)指令表示為：用代數(shù)指令表示為： B = B A +33. 程序控制操作程序控制操作n包括跳轉(zhuǎn)、調(diào)用、中斷、返回、重復(fù)、堆棧操包括跳轉(zhuǎn)、調(diào)用、中斷、返回、重復(fù)、堆棧操作和同時(shí)程序控制指令。作和同時(shí)程序控制指令。例例1 1： BANZ 2000h, *AR3- 這是一條控制跳轉(zhuǎn)指令。如果這是一條控制跳轉(zhuǎn)指令。如果AR3AR3 0 0，那么程，那么程序跳轉(zhuǎn)到地址序跳轉(zhuǎn)到地址2000h20

18、00h處開始執(zhí)行；如果處開始執(zhí)行；如果AR3=0AR3=0，那么程序不跳轉(zhuǎn)，順序執(zhí)行。操作完成后，那么程序不跳轉(zhuǎn)，順序執(zhí)行。操作完成后，AR3AR3內(nèi)容遞減。內(nèi)容遞減。 用代數(shù)指令表示為：用代數(shù)指令表示為： if (*AR3- != 0) goto 2000h 4.裝載和存儲(chǔ)操作裝載和存儲(chǔ)操作n包括裝載、存儲(chǔ)、條件存儲(chǔ)、并行裝載和存儲(chǔ)、包括裝載、存儲(chǔ)、條件存儲(chǔ)、并行裝載和存儲(chǔ)、并行裝載和乘、并行存儲(chǔ)和加并行裝載和乘、并行存儲(chǔ)和加/減、并行存儲(chǔ)減、并行存儲(chǔ)和乘、同時(shí)裝載型和同時(shí)存儲(chǔ)型指令。和乘、同時(shí)裝載型和同時(shí)存儲(chǔ)型指令。 ST B， *AR2- | LD *AR4+，A 這是一條并行裝載和存儲(chǔ)指令，將這是一條并行裝載和存儲(chǔ)指令，將B中的值移位中的值移位后存入后存入AR2內(nèi)容所指定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，