dspDSP芯片結(jié)構(gòu)介紹2

1、DSP技術(shù)及應(yīng)用Digital Signal Processor數(shù)字信號(hào)處理器1第二章 DSP芯片結(jié)構(gòu)介紹第一節(jié) 基本性能 第二節(jié) CPU結(jié)構(gòu)第三節(jié) 內(nèi)部總線結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 在片外圍電路第六節(jié) 串行口第七節(jié) 與外設(shè)的接口 第八節(jié) 復(fù)位與省電第九節(jié) 中斷 第十節(jié) 自舉加載21）多總線結(jié)構(gòu)2）40位算術(shù)邏輯單元（ALU）3）1717位并行乘法器4）比較、選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）5）指數(shù)編碼器6）兩個(gè)地址發(fā)生器第一節(jié) C54x芯片的基本性能37）數(shù)據(jù)總線8）總線尋址空間9）三種存儲(chǔ)器空間10）單指令循環(huán)和塊循環(huán)11）區(qū)分的存儲(chǔ)塊移動(dòng)指令12）32位長操作數(shù)指令 13）可編程等待狀

2、態(tài)發(fā)生器和 可編程的存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)換 414）鎖相環(huán)（PLL）發(fā)生器 15）多通道緩沖串口（McBSP） 16）直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）控制器 17）主機(jī)接口（HPI） 18）定時(shí)器 19）多種節(jié)電模式 20）JTAG接口 21）低電壓工作 5第二節(jié) C54x芯片的CPU結(jié)構(gòu)40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）2個(gè)40位累加器A和B移位-1630位的桶形移位寄存器乘法器/加法器單元比較和選擇及存儲(chǔ)單元（CSSU）指數(shù)編碼器CPU狀態(tài)和控制寄存器包括6C542的結(jié)構(gòu)框圖7CPU結(jié)構(gòu)81. 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU如何獲取數(shù)據(jù) ALU輸出送往何方 溢出怎么辦 進(jìn)位位的作用 什么是雙16位算術(shù)運(yùn)算 要點(diǎn)91

3、02. 累加器A和B作用 結(jié)構(gòu)與位置 和的異同 加載與存儲(chǔ)中的移位 AG保護(hù)位39 32AH高階位31 16AL低階位15 0要點(diǎn)89DO頁存儲(chǔ)器113桶形移位器的功能 什么是定標(biāo)移位處理的作用 歸一化的作用 為何要擴(kuò)展符號(hào)位要點(diǎn)124乘法器/加法器 結(jié)構(gòu) 功能 什么是舍入處理 飽和處理的優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)流向 17X17乘法40位加法檢零飽和取整135比較、選擇和存儲(chǔ)單元 結(jié)構(gòu) 功能 MUXCOMPTRNTCMSW/LSW選擇EB15 EB0CSSU桶形移位器16SAB14CMPS A，*AR1 ；如果A（3116）A（150）；則A（3116）-*AR1，；TRN左移1位，0-TRN（0），0-TC

4、 ；否則A（150）-*AR1，TRN左移1位，；1-TRN（0），1-TCIf (M1+D1)(M2+D2)then N1= M1+D1Else N1= M2+D2D1D2M1(尺度1)M2(尺度2)2*J2*J+1N1JN2J+8D1D2156指數(shù)編碼器結(jié)構(gòu) 功能 EXP指數(shù)編碼器ABT寄存器要點(diǎn)如何計(jì)算指數(shù)167CPU狀態(tài)和控制寄存器 3個(gè)狀態(tài)寄存器 功能 位置各bit的作用要點(diǎn)671DO頁存儲(chǔ)器17ARP15 13TC12C11OVA10OVB9DP8 0（1）狀態(tài)寄存器0（ST0） （2）狀態(tài)寄存器1（ST1） BRAF15CPL14XF13HM12INTM11010OVM9SXM8

5、C167FRCT6CMPT5ASM4 018（3）處理器工作方式狀態(tài)寄存器（PMST） IPTR15 7MP/MC6OVLY5AVIS4DROM3CLKOFF2SMUL1SST0如何將40位數(shù)據(jù)飽和處理成32位數(shù) 19第三節(jié) 內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)不同總線作用與區(qū)別 程序總線（PB） 數(shù)據(jù)總線（CB、DB和EB） 地址總線（PAB、CAB、DAB和EAB）在片雙向總線 2021讀/寫方式地址總線程序總線數(shù)據(jù)總線PABCABDABEABPBCBDBEB程序讀程序?qū)憜螖?shù)據(jù)讀雙數(shù)據(jù)讀長數(shù)據(jù)(32位)讀（hw）（lw）(hw)（lw）單數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)讀/數(shù)據(jù)寫雙數(shù)據(jù)讀/系數(shù)讀外設(shè)讀外設(shè)寫22為何要設(shè)置多內(nèi)部總線 一

6、個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可完成的存取操作為何要用兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)運(yùn)算單元 一個(gè)周期內(nèi)如何執(zhí)行3操作數(shù)指令 要點(diǎn)23第四節(jié) C54x芯片的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)一、哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與區(qū)別程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器CPU24哈佛結(jié)構(gòu) 改善的哈佛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與區(qū)別程序存儲(chǔ)器CPU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對存儲(chǔ)器空間分配的不同考慮25二、哈佛結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)空間分配 64K字程序存儲(chǔ)空間64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)空間空間構(gòu)架DARAMSARAMROM64K字的I/O空間并行性及RAM雙尋址片內(nèi)/片外存儲(chǔ)器特點(diǎn)26存儲(chǔ)器型式C541C542C543C545C546C548C549ROM28K2K2K48K48K2K16K程序20K2K2K32K32K2K16K程

7、序/數(shù)據(jù)8K0016K16K00DARAM5K10K10K6K6K8K8KSARAM0000024K24K271存儲(chǔ)器空間的劃分與交叉 DARAMSARAMROM片內(nèi)存儲(chǔ)器類型空間交叉的條件MP/位OVLY位DROM位使能禁止程序數(shù)據(jù)片內(nèi)存儲(chǔ)器空間28TMS320C549存儲(chǔ)器空間分配圖29C548和C549頁擴(kuò)展方法對程序空間擴(kuò)展 302程序存儲(chǔ)器 器件ROMMP/MC=0DARAMOVLY=1SARAMOVLY=1C54128K5K-C5422K10K-C5432K10K-C54548K6K-C54648K6K-C5482K8K24KC54916K8K24K31片內(nèi)存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器條件

8、外部存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器條件 片內(nèi)ROM分塊的目的 32高端2K字的利用 333數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器類型RAM（SARAM）RAM（DARAM）片內(nèi)ROM(軟件映像)片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的識(shí)別34器件程序/數(shù)據(jù)ROMDROM=1DARAMSARAMC5418K5K-C542-10K-C543-10K-C54516K6K-C54616K6K-C548-8K24KC54916K8K24K35RAM分塊目的36DARAM前1K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的配置 374存儲(chǔ)器映像寄存器 位置 作用訪問所需周期數(shù) 38地址CPU寄存器名稱地址CPU寄存器名稱0IMR（中斷屏蔽寄存器）12AR2（輔助寄存器2）1IFR（

9、中斷標(biāo)志寄存器） 13AR3（輔助寄存器3）25保留（用于測試） 14AR4（輔助寄存器4）6ST0（狀態(tài)寄存器0）15AR5（輔助寄存器5）7ST1（狀態(tài)寄存器1）16AR6（輔助寄存器6）8AL（累加器A低字）17AR7（輔助寄存器7）9AH（累加器A高字）18SP（堆棧指針）AAG（累加器A保護(hù)位）19BK（循環(huán)緩沖長度寄存器）BBL（累加器B低字）1ABRC（塊重復(fù)計(jì)數(shù)器）CBH（累加器B高字）1BRSA（塊重復(fù)起始寄存器）DBG（累加器B保護(hù)位）1CREA（塊重復(fù)結(jié)束寄存器）ET（暫存寄存器）1DPMST（處理器工作方式）FTRN（狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器）1EXPC（程序計(jì)數(shù)器擴(kuò)展）10AR

10、0（輔助寄存器0）11AR1（輔助寄存器1）1E1F保留39地 址名 稱說 明20DRR0串行端口0數(shù)據(jù)接收寄存器21DXR0串行端口0數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器22SPC0串行端口0數(shù)據(jù)控制寄存器23-保留24TIM定時(shí)寄存器25PRD定時(shí)周期寄存器26TCR定時(shí)控制寄存器27-保留28SWWSR軟件等待狀態(tài)寄存器29BSCR塊切換控制寄存器2A2F-保留30DRR1串行端口1數(shù)據(jù)接收寄存器31DXR1串行端口1數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器32SPC1串行端口1數(shù)據(jù)控制寄存器335F-保留40第五節(jié) 在片外圍電路通用I/O引腳XF定時(shí)器時(shí)鐘發(fā)生器主機(jī)接口軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器可編程分區(qū)開關(guān)串行口不同子系列器件差別4

11、1一、通用I/O引腳 XFSSBX XF RSBX XF特點(diǎn)發(fā)信號(hào)收信號(hào) XC 2，BIO 42二、定時(shí)器 功能 結(jié)構(gòu)圖工作過程43定時(shí)器寄存器（TIM）定時(shí)器周期寄存器（PRD）定時(shí)器控制器寄存器（TCR）主要部件保留15 12soft11free10PSC9 6TRB5TDDR3 0TSS4TCR中的控制位和狀態(tài)位44定時(shí)中斷的周期計(jì)算 定時(shí)中斷周期=CLKOUT（TDDR+1）（PRD+1）定時(shí)器輸出信號(hào)定時(shí)器如何節(jié)電TOUTTINT 451）TCR中的TSS位置1，關(guān)閉定時(shí)器。2）加載PRD。3）重新加載TCR定時(shí)器初始化的步驟 使TDDR初始化令TSS位為0TRB位置1461）將中斷

12、標(biāo)志寄存器IFR中的TINT位置1，清除尚未處理完的定時(shí)器中斷。2）將中斷屏蔽寄存器IMR中的TINT位置1，開放定時(shí)中斷。3）將ST1中的INTM位清0，從整體上開放中斷。 開放定時(shí)中斷 （假定INTM=1）47編程舉例 STM #0000h，SWWSR ；不插等待周期 ；（軟件等待狀態(tài)寄存器置0）STM #0010h，TCR ；TSS=1（TCR第5位TSS置1）STM #0100h，PRD ；加載定時(shí)器周期寄存器（PRD） ；定時(shí)中斷周期=CLKOUT（TDDR+1）（PRD+1）STM #0C20h，TCR ；定時(shí)分頻系數(shù)TDDR初始化為0 ；TSS=0，啟動(dòng)定時(shí)器工作 ；TRB=1，

13、當(dāng)TIM減到0后重新加載PRD ；Soft=1，F(xiàn)ree=1定時(shí)器遇到斷點(diǎn)后繼續(xù)運(yùn)行STM #0008h，IFR ；清除尚未處理完的定時(shí)中斷STM #0008h，IMR ；開放定時(shí)中斷RSBX INTM ；開放中斷（狀態(tài)寄存器ST1的INTM位復(fù)位）48三、時(shí)鐘發(fā)生器 作用 組成兩種參考時(shí)鐘輸入方式內(nèi)部振蕩電路晶體振蕩電路49時(shí)鐘頻率 CPU時(shí)鐘頻率CLKOUT晶體振蕩頻率外部時(shí)鐘頻率CLKIN?內(nèi)部PLL功能50（1）硬件配置的PLL 引腳狀態(tài)時(shí)鐘方式CLKMD1CLKMD2CLKMD3選擇方案1選擇方案2000工作頻率=外時(shí)鐘3工作頻率=外時(shí)鐘5110工作頻率=外時(shí)鐘2工作頻率=外時(shí)鐘41

14、00工作頻率=內(nèi)時(shí)鐘3工作頻率=內(nèi)時(shí)鐘5010工作頻率=外時(shí)鐘1.5工作頻率=外時(shí)鐘4.5001工作頻率=外時(shí)鐘/2工作頻率=外時(shí)鐘/2111工作頻率=內(nèi)振蕩器/2工作頻率=內(nèi)振蕩器/2101工作頻率=外時(shí)鐘1工作頻率=外時(shí)鐘1011停止方式停止方式51（2）軟件可編程PLL 時(shí)鐘工作方式寄存器(CLKMD)作用PLLMUL15 12PLLDIV2PLLCOUNT11PLLON/OFF10 3PLLNDIV10PLLSTATUS時(shí)鐘發(fā)生器選擇位乘數(shù)除數(shù)計(jì)數(shù)器通/斷位工作狀態(tài)位52軟件編程時(shí)鐘方式 第一：PLL方式 第二：DIV方式工作時(shí)鐘 CLKOUT=CLKIN乘系數(shù)CLKOUT啟動(dòng)過程鎖定

15、復(fù)位DIV工作加載延遲定時(shí)PLL開始定時(shí)53引腳狀態(tài)CLKMD寄存器復(fù)位值時(shí)鐘方式CLKMD1CLKMD2CLKMD30000000h工頻=外時(shí)鐘/20011000h工頻=外時(shí)鐘/20102000h工頻=外時(shí)鐘/21004000h工頻=內(nèi)振蕩器/21106000h工頻=外時(shí)鐘/21117000h工頻=內(nèi)振蕩器/21010007h工頻=外時(shí)鐘1011-停止方式復(fù)位時(shí)設(shè)置的時(shí)鐘方式 54鎖定定時(shí)器 工作方式 鎖定延時(shí)時(shí)間的設(shè)定 PLLCOUNT的數(shù)值設(shè)定DIV工作方式時(shí)鐘發(fā)生器按DIV方式工作PLL工作方式鎖定定時(shí)器工作55設(shè)計(jì)舉例 如果要從DIV方式轉(zhuǎn)到PLL3方式，已知CLKIN的頻率為13M

16、Hz，PLLCOUNT=41（十進(jìn)制數(shù)），只要在程序中加入如下指令即可：STM #0010 0001 0100 1111 b，CLKMD其中，PLLMUL=0010，PLLDIV=0，PLLNDIV=1，故由表5-10可得乘系數(shù)為3；PLLON/OFF=1，表5-10知PLL工作；PLLCOUNT=00101001，十進(jìn)制計(jì)數(shù)值為41。56四、復(fù)位電路 功能簡單的復(fù)位電路 有監(jiān)視功能的復(fù)位電路57第六節(jié) 串行口 標(biāo)準(zhǔn)同步串行口（SP）緩沖同步串行口（BSP）多路緩沖串口（McBSP）時(shí)分多路串行口（TDM） 當(dāng)緩沖串行口和時(shí)分多路串行口工作在標(biāo)準(zhǔn)方式時(shí)，它們的功能與標(biāo)準(zhǔn)串行口相同 串行口分類5

17、8一、標(biāo)準(zhǔn)串口SP 591.串行口組成 16位數(shù)據(jù)接收寄存器（DRR）數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器（DXR）接收移位寄存器（RSR）發(fā)送移位寄存器（XSR）控制電路60標(biāo)準(zhǔn)串口SP特點(diǎn) 可有多個(gè)相互獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)同步串口發(fā)送和接收是雙向緩沖的2個(gè)存儲(chǔ)器映像寄存器用于傳送數(shù)據(jù)每個(gè)口有時(shí)鐘、幀同步脈沖以及串行移位寄存器可以按8位字節(jié)或16位字節(jié)轉(zhuǎn)換可以產(chǎn)生自己的可屏蔽收發(fā)中斷可以工作在任意的時(shí)鐘頻率上標(biāo)準(zhǔn)串行口的最高工作頻率是CLKOUT的1/4。61串行口連接方法 數(shù)據(jù)發(fā)送工作過程 數(shù)據(jù)接收工作過程 62第九節(jié) 中斷處理 受外部中斷口信號(hào)觸發(fā)的外部硬件中斷受片內(nèi)外圍電路信號(hào)觸發(fā)的內(nèi)部硬件中斷 程序指令I(lǐng)NTRTR

18、APRESET 1中斷來源軟件驅(qū)動(dòng)硬件驅(qū)動(dòng)一、中斷類型 632中斷分類 可屏蔽中斷非屏蔽中斷中斷可以用軟件屏蔽或開放（SINT15SINT0） C54x總是響應(yīng)所有軟件中，兩個(gè)外部硬件中斷 、64二、中斷標(biāo)志寄存器（IFR）和中斷屏蔽寄存器（IMR） 中斷標(biāo)志寄存器：功能、設(shè)置、清除中斷屏蔽寄存器：功能、設(shè)置、開放65三、中斷處理過程（1）接受中斷請求（2）響應(yīng)中斷 （3）執(zhí)行中斷服務(wù)程序四、實(shí)現(xiàn)中斷的相關(guān)問題（1）中斷向量地址的計(jì)算 66中斷向量地址計(jì)算舉例復(fù)位后的初始地址計(jì)算（1）取IPTR的值 （2）查表225得中斷向量序號(hào)（3）將十六進(jìn)制的中斷向量序號(hào)左移2位 （4）將（1）與（3）相加 得中斷向量地址6768IPTR=