dsp技術(shù)原理及應(yīng)用課件

1、DSP技術(shù)原理及應(yīng)用DSP技術(shù)原理及應(yīng)用第一章緒論DSP有兩種理解：一、廣義的理解：digital signal processing數(shù)字信號(hào)處理 二、狹義的理解：digital signal processor數(shù)字信號(hào)處理器 1.1數(shù)字信號(hào)處理： 他是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，得到符合需要的信號(hào)形式。 在通用的計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)。在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)。用通用的單片機(jī)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/CPLD/FPGA實(shí)現(xiàn)。 1、數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法：第一章緒論DSP有兩種

2、理解：一、廣義的理解：digital 2、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的一般組成抗混疊濾波器將輸入信號(hào)X(t)中比主要頻率高的信號(hào)分量濾除，避免產(chǎn)生信號(hào)頻譜的混疊現(xiàn)象。A/D將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為DSP芯片可接收的數(shù)字信號(hào)。DSP芯片對A/D輸出的信號(hào)進(jìn)行某種形式的數(shù)字處理。D/A經(jīng)過DSP芯片處理的數(shù)字樣值經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為模擬量，然后進(jìn)行平滑濾波得到連續(xù)的模擬信號(hào)。2、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的一般組成抗混疊濾波器將輸入信號(hào)X(t)3、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)過程3、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)過程1.2 數(shù)字信號(hào)處理器DSPDSP:是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)

3、字信號(hào)處理算法。 1.DSP的主要特點(diǎn)：哈佛結(jié)構(gòu) ：馮諾曼結(jié)構(gòu)：將指令、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，統(tǒng)一編址，譯稿指令計(jì)數(shù)器提供的地址來區(qū)分是指令還是數(shù)據(jù)。取指令和取數(shù)據(jù)都訪問統(tǒng)一存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)吞吐率低。 基本哈佛結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間，程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，每個(gè)存儲(chǔ)空間獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問。 馮諾曼結(jié)構(gòu)基本哈佛結(jié)構(gòu)改進(jìn)哈佛結(jié)構(gòu)1.2 數(shù)字信號(hào)處理器DSPDSP:是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)多總線結(jié)構(gòu)對DSP來說，總線越多，可以完成的功能就越復(fù)雜。流水線結(jié)構(gòu)如四級流水線的操作圖：DSP主要特點(diǎn)續(xù)多處理單元 DSP內(nèi)部一般都包括有多個(gè)處理單元，如算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(

4、ALU)、輔助寄存器運(yùn)算單元(ARAU)、累加器(ACC)以及硬件乘法器(MULT)單元等。它們可以在一個(gè)指令周期內(nèi)同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。利用這種流水線結(jié)構(gòu)，加上執(zhí)行重復(fù)操作，保證了數(shù)字信號(hào)處理中用得最多的乘法累加運(yùn)算可以在單個(gè)指令周期內(nèi)完成。多總線結(jié)構(gòu)DSP主要特點(diǎn)續(xù)多處理單元利用這種流水線結(jié)構(gòu)，DSP主要特點(diǎn)續(xù)特殊的DSP指令 在DSP的指令系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了一些特殊的DSP指令。例如TMS320C54x中的FIRS和LMS指令，則專門用于系數(shù)對稱的FIR濾波器和LMS算法。指令周期短DSP廣泛采用亞微米CMOS制造工藝，如TMS320C54x，其運(yùn)行速度可達(dá)200MIPS。 TMS320C55x，其

5、運(yùn)行速度可達(dá)400MIPS。 TMS320C6414T的時(shí)鐘為1GHz，運(yùn)行速度達(dá)到8000 MIPS。運(yùn)算精度高DSP的字長有16位、24位、32位。為防止運(yùn)算過程中溢出，累加器達(dá)到40位。此外，一批浮點(diǎn)DSP，例如TMS320C3x、TMS320C4x、 TMS320C67x、 TMS320F283x、 ADSP21020等，則提供了更大的動(dòng)態(tài)范圍。DSP主要特點(diǎn)續(xù)特殊的DSP指令 指令周期短運(yùn)算DSP主要特點(diǎn)續(xù)硬件配置強(qiáng)新一代DSP的接口功能愈來愈強(qiáng)，片內(nèi)具有定時(shí)器、串行口、主機(jī)接口(HPI)、DMA控制器、軟件控制的等待狀態(tài)產(chǎn)生器、鎖相環(huán)時(shí)鐘產(chǎn)生器、A/D轉(zhuǎn)換以及實(shí)現(xiàn)在片仿真符合IEE

6、E 1149.1標(biāo)準(zhǔn)的測試仿真接口，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更易于完成。另外，許多DSP芯片都可以工作在省電方式，大大降低了系統(tǒng)功耗。DSP主要特點(diǎn)續(xù)硬件配置強(qiáng)2、DSP的分類按基礎(chǔ)特性分：DSP芯片的工作時(shí)鐘（主頻）和指令類型DSP的分類有三種方式：按基礎(chǔ)特性分、按數(shù)據(jù)格式分、按用途分靜態(tài)DSP芯片：該類型在某時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)都能正常工作，除計(jì)算速度有變化外，沒有性能上的下降。如日本OKI電器公司的DSP和TI公司的TMS320C2XX系列；一致性DSP：兩種或更多的DSP芯片，其指令集、機(jī)器代碼及管腳結(jié)構(gòu)相互兼容。如美國TI公司的TMS320C54X。2、DSP的分類按基礎(chǔ)特性分：DSP芯片的工作時(shí)鐘（主

7、頻）2、DSP的分類（續(xù)） 按數(shù)據(jù)格式分：DSP對數(shù)據(jù)的處理有兩種格式：定點(diǎn)數(shù)據(jù)格式和浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式。定點(diǎn)DSP芯片：數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式參加運(yùn)算。浮點(diǎn)DSP芯片：數(shù)據(jù)以浮點(diǎn)格式參加運(yùn)算。不同浮點(diǎn)DSP所采用的浮點(diǎn)格式可能不同。按用途分： 通用型：適合普通的DSP應(yīng)用。 專用型：為特定的功能、運(yùn)算而設(shè)計(jì)的。如數(shù)字濾波、卷積、FFT等。如TMS320C24x適合自動(dòng)控制；MOTOLORA公司的DSP56200專用于數(shù)字濾波。 2、DSP的分類（續(xù)） 按數(shù)據(jù)格式分：DSP對數(shù)據(jù)的處理有3、DSP的選擇選擇DSP芯片時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素： DSP芯片的運(yùn)算速度：運(yùn)算速度可以用以下幾種性能指標(biāo)來衡量； 指令周

8、期：即執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，通常以ns為單位。 MAC時(shí)間：即完成一次乘法和一次加法時(shí)間。 FFT執(zhí)行時(shí)間：即運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需時(shí)間。 MIPS：每秒執(zhí)行百萬條指令。 MOPS：每秒執(zhí)行百萬次操作。 MFLOPS：每秒執(zhí)行百萬次浮點(diǎn)操作。 BOPS：每秒執(zhí)行十億次操作。 DSP芯片的硬件資源； DSP芯片的運(yùn)算精度：參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)字長越長精度越高。 DSP芯片的功耗； DSP芯片的開發(fā)工具； DSP芯片的價(jià)格；DSP芯片發(fā)展迅速，價(jià)格下降也很快。 其它。封裝形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等。3、DSP的選擇選擇DSP芯片時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素： DS1.3 定點(diǎn)DSP的數(shù)據(jù)格式

9、在定點(diǎn)處理器中，數(shù)據(jù)采用定點(diǎn)表示方法，定點(diǎn)表示并不意味著就一定是整數(shù)表示。它有兩種基本表示方法：整數(shù)表示方法和小數(shù)表示方法。整數(shù)表示方法主要用于控制操作、地址計(jì)算和其他非信號(hào)處理的應(yīng)用。小數(shù)表示方法則主要用于數(shù)字和各種信號(hào)處理算法的計(jì)算中。 0 1 0 1 0 1 1 1S262524232221208位定點(diǎn)整數(shù)表示方法： 0 1 1 1 0 0 0 0S2-12-22-32-42-52-62-78位定點(diǎn)小數(shù)表示方法：結(jié)果=2-1+2-2+2-3=0.875 結(jié)果=26+24+22+21+20=87 1.3 定點(diǎn)DSP的數(shù)據(jù)格式 在定點(diǎn)處理器中，數(shù)據(jù)采用定點(diǎn)表定點(diǎn)數(shù)的表示法 定點(diǎn)數(shù)最常用的是Q

10、表示法，或Qn表示法。；n表示數(shù)的2補(bǔ)碼的小數(shù)部分；1位符號(hào)位；數(shù)的總字長為m+n+1位。表示數(shù)的整數(shù)范圍為（-2m 2m-1)，小數(shù)的最小分辨率為2-n 。幾種常用的Q表示法的格式： Q0 格式的字長為16位。 位數(shù) 15 14 13 12 11 10 9 . 0 值 S I14 I13 I12 I11 I10 I9 . I0定點(diǎn)數(shù)的整數(shù)形式。最高位為符號(hào)S，接下來的Ix為15位2補(bǔ)碼的整數(shù) ，表示數(shù)的范圍為（-215215-1），最小的分辨率為1。 Q12 格式的字長為16位。最高位為符號(hào)S，接下來的3位為2補(bǔ)碼的整數(shù)位，高位在前，后面的12位為2補(bǔ)碼小數(shù)位。Q3.12 格式表示數(shù)的大致范

11、圍為（-8，7），小數(shù)的最小分辨率為2-12 。 位數(shù) 15 14 13 12 11 10 9 . 0 值 S I3 I2 I1Q11Q10Q9 .Q0定點(diǎn)數(shù)的表示法 定點(diǎn)數(shù)最常用的是Q表示法，或Qn表示法。；Q15格式Q15格式的字長為16位，其每位的具體表示如下： 位數(shù) 15 14 13 12 11 10 9 . 0 值 SQ14Q13 Q12Q11Q10Q9 .Q0最高位為符號(hào)S，接下來的為2補(bǔ)碼的15位小數(shù)位，小數(shù)點(diǎn)緊接著符號(hào)位，無整數(shù)位。Q15格式表示數(shù)的范圍為（-1，1），小數(shù)的最小分辨率為2-15 。 對于16位的定點(diǎn)處理器TMS320C54x來說，Q15是在程序設(shè)計(jì)中最常用的格

12、式。TI公司提供的數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用程序庫DSPLIB就主要采用這種數(shù)據(jù)格式。Q15格式 位數(shù) 15 14 13 12 11 定點(diǎn)數(shù)格式的選擇定點(diǎn)格式表示數(shù)的范圍和數(shù)據(jù)的精度是確定的。表示數(shù)的范圍越大，數(shù)據(jù)的精度越低，也就是說，數(shù)的范圍與精度是一對矛盾。對16位的數(shù)據(jù)來說，動(dòng)態(tài)范圍最大的格式為整數(shù)Q0，精度（或分辨率）最高的格式為Q15。 定點(diǎn)格式的選擇實(shí)際上就是根據(jù)Qn表示方法確定數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)位置。定點(diǎn)數(shù)格式的選擇定點(diǎn)格式表示數(shù)的范圍和數(shù)據(jù)的精度是確定的。定點(diǎn)格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 有2種轉(zhuǎn)換的方法：若數(shù)已經(jīng)是某種動(dòng)態(tài)范圍較小的Qn格式，為了與動(dòng)態(tài)范圍較大的Qn格式數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，則可根據(jù)運(yùn)算結(jié)果的動(dòng)態(tài)范

13、圍，直接將數(shù)據(jù)右移，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成結(jié)果所需的Qn格式，這時(shí)原來格式的最低位將被移出，高位則進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展。這在某些情況下會(huì)損失動(dòng)態(tài)范圍較小的格式的數(shù)據(jù)的精度。將十進(jìn)制數(shù)沒有表示成任何形式的二進(jìn)制數(shù)，則要表示成Qn格式。先將數(shù)乘以2n變成整數(shù)，然后再將整數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的Qn格式。例如設(shè)y=-0.625，若要表示成Q15格式，先將-0.625乘以215 得到-20480，再將-20480表示成2的補(bǔ)碼數(shù)B000H，這也就是-0.625的Q15格式表示；若要將-0.625表示成Q12格式，則將-0.625乘以212 得到-2560，表示成2的補(bǔ)碼數(shù)為F600H，這也就是-0.625的Q12格式表示。例如

14、，若5.625+0.625=6.25，5和結(jié)果6.25需要采用Q12格式才能保證其動(dòng)態(tài)范圍，若0.625原來用Q15格式表示，則需要先將他表示成Q12后，再進(jìn)行計(jì)算，自然，最后的結(jié)果也為Q12。定點(diǎn)格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 有2種轉(zhuǎn)換的方法：若數(shù)已經(jīng)是某種動(dòng)態(tài)1.4 DSP芯片的發(fā)展及應(yīng)用 信號(hào)處理系統(tǒng)：數(shù)字濾波（FIRIIR）、自適應(yīng)濾波器、快速付立葉變換、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積、加窗、波形產(chǎn)生等。通信：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、波形產(chǎn)生等。語音：語音編碼、語音合成、語音識(shí)別、語音增強(qiáng)、語音郵件、語音存儲(chǔ)等。圖形/圖像：二位/三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)

15、、動(dòng)畫、機(jī)器人視覺等。軍事：保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等。自動(dòng)控制：引擎控制、聲控、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制等。醫(yī)療：助聽、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)等。 家用電器：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。 1.4 DSP芯片的發(fā)展及應(yīng)用 信號(hào)處理系統(tǒng)：數(shù)字濾波（F DSP/多核處理器主要的生產(chǎn)廠家 TI (德儀)：/ ADI: / Agere: / Freescale: / ST(意法半導(dǎo)體) : Lucent(朗訊)：/ Analog Device(模擬器件)： Motorola:/ Sams

16、ung：/Microchip: / Intel: /AMD: / DSP/多核處理器主要的生產(chǎn)廠家 TI (德儀)：http代碼兼容代碼兼容代碼兼容1.5 TMS320系列DSP發(fā)展概述（TI公司）代碼兼容代碼兼容代碼兼容1.5 TMS320系列DSP發(fā)展概C2000 DSPTI C55x DSP 核心: 世界上最低功耗性能比 mW/MIPS的DSPs 以達(dá)到0.05mW/MIPs的最低 功耗性能比而具有最長的電池 壽命。 最佳的代碼密度 兼容C54x DSP軟件 工作頻率將達(dá)到1.1GHz 最好的DSP編譯器, 便于 使用 兼容C62x DSP軟件 可擴(kuò)展性能達(dá)到400MIPs 最佳的C/C

17、+ 控制代碼效率 兼容C24x DSP軟件C5000 DSPC6000 DSPTI C28x DSP 核心: 世界上第一顆針對控制進(jìn)行優(yōu)化的DSPTI C64x DSP 核心:世界上具有最高性能的DSPs德州儀器強(qiáng)大的通用DSP平臺(tái)MotorControl DSPPersonal DSPBroadbandInfrastruc-ture DSPC2000 DSPTI C55x DSP 核心: 世C2000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃Up To 40 MIPSControl Performance High-Precision Control C242F241LC2404ALF2401ALC2402AMul

18、ti-Function, Appliance & Consumer Control F240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2812176-LQFPF2812179-u*BGA150 MIPS!High-endDerivativesApplicationspecificversionsLowCostversionsCostoptimizedversionsC2812F2801?Long Team?C2810F2806F2808C2000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃Up To 40 MIPSConTMS320LF2407DSP與TM

19、S320C28x DSP的方框圖TMS320C28x是到目前為止用于數(shù)字控制領(lǐng)域性能最好的DSP芯片。32位的定點(diǎn)DSP核，最高速度可達(dá)400MIPS，可以在單個(gè)指令周期內(nèi)完成3232位的乘累加運(yùn)算，具有增強(qiáng)的電機(jī)控制外設(shè)、高性能的模/數(shù)轉(zhuǎn)換能力和改進(jìn)的通信接口，具有8GB的線性地址空間，采用低電壓供電(3.3V外設(shè)/1.8V CPU核)，與TMS320C24x源代碼兼容。該系列芯片已投放市場。TMS320LF2407DSP與TMS320C28x DSPC5000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃MulticoreApplicationEnhancedDSP + RISCFeature Integration

20、Power Efficiency/System DensityCode CompatibleOMAP5910C55x+ARM9C5509A400 MIPS, USBC5510320-400MIPSC55xTM DSPMulticoreOMAPTMC55x+ARM9C55xTM DSPIn SiliconAnnouncementRoadmapTNET30104800 MIPSC5420200 MIPSC5421200 MIPSC5441532 MIPSC5470C54x+ARM7C5501600 MIPSC5502400-600 MIPSC540980-160 MIPSC5410A100-160

21、MIPSC5416120-160MIPSC540150 MIPSC5402100-160MIPSC5404120 MIPSC5407120 MIPSC54CST120 MIPSC54V90120 MIPSC5503 64KB RAMC5507 128KB RAMLow cost FingerprintC5471C54x+ARM7C5000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃MulticoreApplica TMS320C5000系列特性比較 特 性 TMS320C54x單核DSP TMS320C55xDSP功耗/(mW/MIPS) 0.54 0.05執(zhí)行速度/MIPS或MMACS 30160 140800代碼密

22、度變指令長度結(jié)構(gòu)功能單元 MACs ALUs 累加器 1 1 2 2 2 4 程序獲取 16位 32位 指令長度 固定16位 848位可變 TMS320C5000系列特性比較 C6000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃 Code CompatibleC6416T1 GHzC6411C6416T720 MHzC6415T720 MHzC6414T720 MHzDM642Performance ValueC6412DM641DM640C6415T1 GHzC6414T1 GHzHigh PerformanceApplication SpecificFloating PointC6701C6712C6711C62

23、01C6202C6203C6204C6205C6211 More than 20 code-compatible devices Ranging from sub $9 to 1GHz 30K+ Programmers Millions shipped to dateIncreasing Performance, Memory & PeripheralsC6713C6416C6415C6414C6413C6410C6000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃 Code CompatiblOMAPTI增強(qiáng)型ARM 925TI的TMS320C55x DSPDSP/BIOS Bridge 用戶接口 先進(jìn)的操作系統(tǒng) M

24、PEG 4編解碼器 H263 編解碼器 AMR 編解碼器 MP3 編解碼器非實(shí)時(shí)任務(wù)OMAP平臺(tái)對數(shù)字信息終端的意義實(shí)時(shí)任務(wù) 所針對多媒體應(yīng)用 無線視頻和圖像處理 無線高級語音應(yīng)用 無線音頻處理 圖形和視頻顯示加速處理 因特網(wǎng)網(wǎng)頁生成接入 無線數(shù)據(jù)處理 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS ) 短距離無線通信應(yīng)用(SDW) ARM 和DSP 操作系統(tǒng)OMAPTI增強(qiáng)型ARM 925TI的TMS320C55x 第二章TMS320C54x的結(jié)構(gòu)原理掌握： TMS320C54X的總線結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器系統(tǒng)；CPU存儲(chǔ)器映射寄存器狀態(tài)寄存器;片內(nèi)外設(shè)熟悉：CPU的組成，TMS320C54X的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 了解：TMS320

25、C54X的主要特性 第二章TMS320C54x的結(jié)構(gòu)原理掌握： TMS320C5第二章TMS320C54x的結(jié)構(gòu)原理 2.1 TMS320C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要特性 2.1.1 TMS320C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu) (1)CPU：包括算術(shù)邏輯單元、乘法器、累加器、移位寄存器、各種專門用途的寄存器、地址發(fā)生器、比較選擇單元、直屬編碼器以及內(nèi)部總線；(3)片內(nèi)的外設(shè)：包括片內(nèi)的定時(shí)器、各種類型的串口、主機(jī)接口、片內(nèi)的鎖相環(huán)(PLL)時(shí)鐘發(fā)生器以及各種控制電路；JTAG接口。 (2)存儲(chǔ)器系統(tǒng)：包括1624位外接存儲(chǔ)器接口、片內(nèi)的程序ROM、片內(nèi)的單訪問的數(shù)據(jù)RAM和雙訪問的數(shù)據(jù)RAM； 第二章TMS3

26、20C54x的結(jié)構(gòu)原理 2.1 TMS320C2.1.2 TMS320C54x的主要特性 CPU先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)，具有1條程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線、3條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線和4條地址總線；40位算術(shù)邏輯單元(ALU)，包括40位的桶形移位寄存器和2個(gè)獨(dú)立的40位的累加器；17位乘17位的并行乘法器與一個(gè)40位的專用加法器結(jié)合在一起，用于單周期乘累加操作；比較、選擇和存儲(chǔ)單元(CSSU)，用于Viterbi操作(一種通信的編碼方式)中的加/比較選擇；指數(shù)編碼器用于在單周期內(nèi)計(jì)算40位累加器的指數(shù)值；2個(gè)地址生成器，包括8個(gè)輔助寄存器和2個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元。 2.1.2 TMS320C54x的主要特性

27、CPU2.1.2 TMS320C54x的主要特性續(xù)(2) 存儲(chǔ)器系統(tǒng)具有16位192 K的基本可尋址空間：64 K字程序空間，64 K字?jǐn)?shù)據(jù)和64 K字的I/O空間；片內(nèi)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及容量根據(jù)芯片的型號(hào)有所不同(見表2-1)(3) 在片外設(shè)和專用電路軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器；可編程的存儲(chǔ)器體轉(zhuǎn)換邏輯；片內(nèi)的鎖相環(huán)(PLL)時(shí)鐘發(fā)生器，可采用內(nèi)部振蕩器或外部的時(shí)鐘源；外部總線關(guān)斷控制電路可用來斷開外部數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號(hào)；數(shù)據(jù)總線具有數(shù)據(jù)保持特性；可編程的定時(shí)器；直接存儲(chǔ)器訪問(DMA)控制器；可與主機(jī)直接連接的8位并行主機(jī)接口(HPI)，有些產(chǎn)品(見表2-1)還包括：擴(kuò)展的8位并行主機(jī)

28、接口(HPI8)和16位并行主機(jī)接口(HPIl6)；片內(nèi)的串口根據(jù)型號(hào)不同分以下類型(見表2-1)：全雙工的標(biāo)準(zhǔn)串口，支持8位和16位數(shù)據(jù)傳送、時(shí)分多路(TDM)串口、緩沖串口(BSP)以及多通道緩沖串口(McBSP)。2.1.2 TMS320C54x的主要特性續(xù)(2) 存儲(chǔ)器系2.1.2 TMS320C54x的主要特性續(xù)(4) 片內(nèi)的引導(dǎo)功能除TMS320C5420外，所有的芯片都具有片內(nèi)的引導(dǎo)功能，能從片外的存儲(chǔ)器將程序引導(dǎo)裝入指定的存儲(chǔ)器位置。(5) 指令系統(tǒng)單指令重復(fù)和塊重復(fù)操作指令；用于程序和數(shù)據(jù)管理的存儲(chǔ)器塊傳送指令；32位長操作數(shù)指令；同時(shí)讀入2個(gè)或3個(gè)操作數(shù)的指令；并行存儲(chǔ)和裝

29、入的算術(shù)指令；條件存儲(chǔ)指令；快速從中斷返回的指令；具有延遲轉(zhuǎn)移和調(diào)用指令；指令的執(zhí)行采用指令預(yù)提取、指令提取、指令譯碼、訪問操作數(shù)、讀取操作數(shù)、執(zhí)行等6級流水線并行結(jié)構(gòu)，大大提高了指令的執(zhí)行速度。2.1.2 TMS320C54x的主要特性續(xù)(4) 片內(nèi)的引2.1.2 TMS320C54x的主要特性續(xù)(6) 執(zhí)行速度單指令周期時(shí)間分為：25/20/15/12.5/10 ns；每秒指令數(shù)：40/50/66/80/100/200 MIPS。(7) 電源和功耗可采用5 V，3.3 V，3.3 V和1.8或3.3 V和2.5 V的超低電壓供電，在型號(hào)中分別用C、LC 、UC和VC指明，如，TMS320C

30、54x，TMS320LC54x和TMS320UC54x；可采用功耗下降指令I(lǐng)DLE 1，IDLE 2和IDLE 3控制芯片的功耗；可控制禁止CLKOUT信號(hào)。 (8) 片內(nèi)的仿真功能具有符合IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)的在片仿真接口，可與主機(jī)連接，用于系統(tǒng)芯片開發(fā)應(yīng)用。2.1.2 TMS320C54x的主要特性續(xù)(6) 執(zhí)行速度2.2總線結(jié)構(gòu) C54x片內(nèi)有8條16位總線：4條程序數(shù)據(jù)總線和4條地址總線。3組數(shù)據(jù)總線(CB、DB和EB)：CB和DB傳送讀自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作數(shù)， EB傳送寫到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。CB：雙數(shù)據(jù)讀、長數(shù)據(jù)讀（32位）讀高16位DB:單數(shù)據(jù)讀、雙數(shù)據(jù)讀、長數(shù)據(jù)（32位）讀低

31、16位、外設(shè)讀4組地址總線(PAB、CAB、DAB和EAB)：傳送執(zhí)行指令所需的地址。C54x還有一條在片雙向總線，用于尋址片內(nèi)外圍電路。這條總線通過CPU接口中的總線交換器連到DB和EB。利用這個(gè)總線讀/寫，需要2個(gè)或2個(gè)以上周期，具體時(shí)間取決于外圍電路的結(jié)構(gòu)。程序總線(PB)：傳送取自程序存儲(chǔ)器的指令代碼和立即操作數(shù)。2.2總線結(jié)構(gòu) C54x片內(nèi)有8條16位總線：4條程序數(shù)2.3存儲(chǔ)器系統(tǒng) C54x總的基本存儲(chǔ)空間為192 K字，分成3個(gè)可選擇的存儲(chǔ)空間：64K字的程序存儲(chǔ)空間：64 K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間：64 K字的IO空間：存放要執(zhí)行的指令和執(zhí)行中要用到的系數(shù)表存放各種數(shù)據(jù)用于映射外圍設(shè)

32、備接口每64K字可分為512頁，每頁128字。在C54x中，片內(nèi)存儲(chǔ)器的型式有DARAM、SARAM和ROM三種： 片內(nèi)ROM：片內(nèi)ROM是程序存儲(chǔ)器空間的一部分，有時(shí)部分也可用作數(shù)據(jù)空間的一部分。各類器件的片內(nèi)ROM容量不同，如表2-3所列。 片內(nèi)雙操作RAM(DARAM):DARAM由幾個(gè)塊組成。CPU可在一個(gè)周期內(nèi)對同一DARAM塊進(jìn)行兩次讀或?qū)懖僮?。DARAM通常劃分為數(shù)據(jù)空間，且主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值；有時(shí)也可劃分為程序空間，用于存儲(chǔ)程序代碼。 2.3存儲(chǔ)器系統(tǒng) C54x總的基本存儲(chǔ)空間為192 K字，存儲(chǔ)器系統(tǒng)續(xù) 片內(nèi)單操作RAM(SARAM)SARAM也是由幾個(gè)塊組成。一個(gè)SARAM

33、塊在每個(gè)機(jī)器周期只可被訪問一次，進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。SARAM通常被劃分為數(shù)據(jù)空間，且主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值；有時(shí)也可被劃分為程序空間，用于存儲(chǔ)程序代碼。C54x片內(nèi)存儲(chǔ)器映射到程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間通過處理器工作方式狀態(tài)寄存器(PMST)的3個(gè)狀態(tài)位MP/ MC 、OVLY位、DROM位控制：OVLY位 若OVLY=1，則片內(nèi)RAM安排到程序和數(shù)據(jù)空間； 若OVLY=0，則片內(nèi)RAM只安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。DROM位 當(dāng)DROM=1，則部分片內(nèi)ROM安排到數(shù)據(jù)空間； 當(dāng)DROM=0，則片內(nèi)ROM不安排到數(shù)據(jù)空間。 DROM的用法與MPMC 的用法無關(guān)。MP/MC位 若MP/ MC =0，則片內(nèi)ROM安排到

34、程序空間； 若MP/MC =1，則片內(nèi)ROM不安排到程序空間。存儲(chǔ)器系統(tǒng)續(xù) 片內(nèi)單操作RAM(SARAM)SARAM也是由C5402的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器映射圖，以及MP/ 、OVLY和DROM 3個(gè)狀態(tài)位的關(guān)系： 注意：若用戶需要運(yùn)行BOOT程序應(yīng)選用微計(jì)算機(jī)模式C5402的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器映射圖，以及MP/ 、C5402片內(nèi)4K 字ROM區(qū)間分配C5402片內(nèi)4K 字ROM由TI公司定，不能用來存儲(chǔ)用戶程序C5402片內(nèi)4K 字ROM區(qū)間分配C5402片內(nèi)4K 字R3、存儲(chǔ)器映射寄存器 存儲(chǔ)器映射寄存器有兩種：26個(gè)CPU內(nèi)部寄存器、片內(nèi)外設(shè)寄存器它們被映射在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的第0頁：0000H00

35、5BH地址段尋址存儲(chǔ)器映射CPU寄存器操作不需要插入等待周期。片內(nèi)外設(shè)寄存器用于對片內(nèi)外設(shè) 的控制和存放數(shù)據(jù)，對它們操作需要2個(gè)機(jī)器周期。 26個(gè)CPU內(nèi)部寄存器見表2-6所示。暫時(shí)不細(xì)講，隨遇到隨講3、存儲(chǔ)器映射寄存器 存儲(chǔ)器映射寄存器有兩種：26個(gè)CPU內(nèi)2.3.4 I/O空間C54x有一個(gè)獨(dú)立編址的I/O存儲(chǔ)器空間。它是一個(gè)64K字的地址空間(0000hFFFFh)，都在片外。訪問I/O是對I/O映射的外部器件進(jìn)行訪問 只有兩條指令可以對其尋址：PORTR(讀I/O設(shè)備）、PORTW（向I/O設(shè)備寫）PORTR 1000H,*AR1PORTW *AR1,1000H2.3.4 I/O空間C

36、54x有一個(gè)獨(dú)立編址的I/O存儲(chǔ)器2.4中央處理單元CPUCPU有以下幾部分組成： 40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)； 2個(gè)40位累加器；一個(gè)1630位的桶形移位寄存器； 乘法器/加法器單元； 比較、選擇和存儲(chǔ)單元(CSSU)； 指數(shù)編碼器； CPU存儲(chǔ)器映射寄存器； 兩個(gè)地址發(fā)生器；2.4中央處理單元CPUCPU有以下幾部分組成：2.4.1 CPU狀態(tài)和控制寄存器 C54x有3個(gè)狀態(tài)和控制寄存器：狀態(tài)寄存器0(ST0)；狀態(tài)寄存器1(STl)；處理器工作方式狀態(tài)寄存器(PMST)。 1、狀態(tài)寄存器 ST0和ST1 ： ST0主要反映尋址要求和計(jì)算的中間運(yùn)行狀態(tài)。其各位定義如下：bit15-1

37、312111098-0位定義ARPTCCOVAOVBDP2.4.1 CPU狀態(tài)和控制寄存器 C54x有3個(gè)狀態(tài)和控ST0各位的含義ARP：輔助寄存器指針，用于間接尋址單操作數(shù)的輔助寄存器的選擇。當(dāng)DSP處于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式時(shí)(CMPT0)，ARP0。TC：測試控制標(biāo)志。用來保存ALU的測試位操作結(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。BC 2000H,TC(NTC);TC=1 或 TC=0C：進(jìn)位標(biāo)志。加法進(jìn)位時(shí)，置1。減法借位時(shí)，清0。當(dāng)加法無進(jìn)位或減法無借位的情況下，完成一次加法此標(biāo)志位清0，完成一次減法此標(biāo)志位置1。帶16位移位操作的加法只能

38、對它置位，而減法只能清0。此時(shí)，加減操作不影響進(jìn)位標(biāo)志。(C 或NC)OVA：累加器A的溢出標(biāo)志。當(dāng)ALU運(yùn)算結(jié)果送入累加器A且溢出時(shí)，OVA置l。運(yùn)算時(shí)一旦發(fā)生溢出，OVA將一直保持置位狀態(tài)，直到硬件復(fù)位或軟件復(fù)位后方可解除此狀態(tài)。(AOV或ANOV)OVB：累加器B的溢出標(biāo)志。當(dāng)ALU運(yùn)算結(jié)果送入累加器B且溢出時(shí)，OVB置1。運(yùn)算時(shí)一旦發(fā)生溢出，OVB將一直保持置位狀態(tài)，直到硬件復(fù)位或軟件復(fù)位后方可解除此狀態(tài)。(BOV或BNOV）ST0各位的含義ARP：輔助寄存器指針，用于間接尋址單操作數(shù)ST0各位含義續(xù)DP：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器頁指針。DP的9位數(shù)作為高位將指令中的低7位作為低位結(jié)合，形成16位直

39、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STl中的編譯方式位CPL0，DP字段可用LD指令加載一個(gè)短立即數(shù)或從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器加載。 ST1主要反映尋址要求、計(jì)算的初始狀態(tài)設(shè)置、IO及中斷控制 。其各位定義如下：bit151413121110987654-1含義BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASM例：LD #1 , DPST0各位含義續(xù)DP：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器頁指針。DP的9位數(shù)作為高位ST1各位含義 BRAF：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。此位清零表示沒有進(jìn)行塊操作。CPL：直接尋址編輯方式標(biāo)志位，標(biāo)志直接尋址選用何種指針。此位置位CPL1

40、表示選用堆棧指針(SP)的直接尋址方式。此位清零CPL0表示選用頁指針(DP)的直接尋址方式。XF：XF引腳狀態(tài)控制位，控制XF通用外部IO引腳輸出狀態(tài)?？赏ㄟ^軟件置位或清零控制XF引腳輸出電平。HM：芯片響應(yīng)HOLD信號(hào)時(shí)，CPU保持工作方式標(biāo)志。此位置位表示CPU暫停內(nèi)部操作。此位清零標(biāo)志CPU從內(nèi)部存儲(chǔ)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：中斷方式控制位。此位置位(1NTM1由SSBX指令)關(guān)閉所有可屏蔽中斷。此位清零(INTM0由RSBX指令)開放所有可屏蔽中斷。此位不影響不可屏蔽中斷RS、NMI。INTM位不能用存儲(chǔ)器寫操作設(shè)置。 0：保留。ST1各位含義

41、 BRAF：塊重復(fù)操作標(biāo)志。此標(biāo)志置位表示正在 本次課要求1掌握：CPU存儲(chǔ)器映射寄存器狀態(tài)寄存器及處理器方式寄存器、地址發(fā)生器。2熟悉：CPU的組成 3了解：組成CPU的各部分的功能 本次課要求1掌握：CPU存儲(chǔ)器映射寄存器狀態(tài)寄存器及處理ST1各位含義OVM：溢出方式控制位。確定溢出時(shí)，累加器內(nèi)容加載方式。此位置位（OVM=1）時(shí)，ALU運(yùn)算發(fā)生正數(shù)溢出，目的累加器置成正的最大值(007FFFFFFFH)；發(fā)生負(fù)數(shù)溢出置成負(fù)的最大值(FF80000000H)。此位清零（OVM=0）直接加載實(shí)際運(yùn)算結(jié)果。此位可由指令SSBX和RSBX置位或清零。SXM：符號(hào)位擴(kuò)展方式控制位，確定符號(hào)位是否擴(kuò)

42、展。SXM1表明數(shù)據(jù)進(jìn)入ALU之前進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展。SXM0表示數(shù)據(jù)進(jìn)入ALU之前符號(hào)位禁止擴(kuò)展。此位可由指令SSBX和RSBX置位或清零。C16：雙16位雙精度算術(shù)運(yùn)算方式控制位。此位置位C161表示ALU工作于雙16位算術(shù)運(yùn)算方式。此位清零C160表示ALU工作于雙精度算術(shù)運(yùn)算方式。 FRCT：小數(shù)方式控制位。此位置位(FRCT1)乘法器輸出自動(dòng)左移1位，消去多余的符號(hào)位。ST1各位含義OVM：溢出方式控制位。確定溢出時(shí)，累加器內(nèi)容ST1各位含義CMPT：間接尋址輔助寄存器修正方式控制位。此位置位CMPT1，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內(nèi)容改變輔助寄存器AR

43、l一AR7的選擇。此位清零CMPT0，ARP必須清零，且不能修正。注意：1、ST0、ST1中某一位若可以復(fù)位或置位，均可用指令 RSBX 和 SSBX。 2、對其中幾位賦值均可用LD指令，如 LD #立即數(shù)，DP(ASM,IPTR) ASM：累加器移位方式控制位。占5位，規(guī)定從-16至15的移位數(shù)(2的補(bǔ)碼)，可以用LD指令(短立即數(shù))對ASM加載。ST1各位含義CMPT：間接尋址輔助寄存器修正方式控制位。此微處理器/微型計(jì)算機(jī)工作方式位MP/MCMP/MC0 ：微計(jì)算機(jī)模式， 允許使能并尋址片內(nèi)ROMMP/MC1：微處理器模式， 不能利用片內(nèi)ROM復(fù)位時(shí)，采樣MP/MC引腳上的邏輯電平，并且

44、將MP/MC位置成此值。直到下一次復(fù)位，不再對MP/MC引腳再采樣。RESET指令不影響此位。MP/MC位也可以用軟件的辦法置位或復(fù)位 2. 處理器工作模式狀態(tài)寄存器PMSTIPTR：中斷向量指針；指示中斷向量所駐留的128字程序存儲(chǔ)器的位置。在自舉加載操作情況下，用戶可以將中斷向量重新映象到RAM。復(fù)位值名稱位0000MP/MC引腳值1FFHSSTSMULCLKOFFDROMAVISOVLYMP/MCIPTR012345615-7無效無效微處理器/微型計(jì)算機(jī)工作方式位MP/MC2. 處理器工作模式2、處理器工作模式狀態(tài)寄存器PMST（續(xù)）OVLY：RAM重復(fù)占位位。OVLY可以允許片內(nèi)雙尋址

45、數(shù)據(jù)RAM塊映射到程序空間。OVLY0 只能在數(shù)據(jù)空間而不能在程序空間尋址在片RAMOVLY1 片內(nèi)RAM可以映象到程序空間和數(shù)據(jù)空間，但是數(shù)據(jù)頁0(0h7Fh)不能映象到程序空間 AVSI：地址可見位。AVIS允許/禁止在地址引腳上看到內(nèi)部程序空間的地址線。AVIS=0，外部地址線不能隨內(nèi)部程序地址一起變化?？刂凭€和數(shù)據(jù)不受影響，地址總線受總線上的最后一個(gè)地址驅(qū)動(dòng)。AVIS=1， 讓內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間地址線出現(xiàn)在C54X的引腳上，從而可以跟蹤內(nèi)部程序地址。而且，當(dāng)中斷向量駐留在片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，可以連同IACK引腳一起對中斷向量譯碼 2、處理器工作模式狀態(tài)寄存器PMST（續(xù)）OVLY：RAM重2、

46、處理器工作模式狀態(tài)寄存器PMST（續(xù)）DROM：數(shù)據(jù)ROM位。DROM可以讓片內(nèi)ROM映象到數(shù)據(jù)空間。DROM位的值為： DROM=0 片內(nèi)ROM不能映象到數(shù)據(jù)空間 DROM=1 片內(nèi)ROM的一部分映象到數(shù)據(jù)空間 CLKOFF：CLKOUT時(shí)鐘輸出關(guān)斷位。 CLKOFF1時(shí)，CLKOUT的輸出被禁止，且保持為高電平 SMUL：乘法飽和方式位。 SST：存儲(chǔ)飽和位僅LP器件有這兩個(gè)狀態(tài)位，所有其它器件上此位均為保留位。 2、處理器工作模式狀態(tài)寄存器PMST（續(xù)）DROM：數(shù)據(jù)RO2.4.2算術(shù)邏輯單元ALUX輸入端的數(shù)據(jù)：移位器的輸出(32位或16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)以及累加器中的數(shù)值，經(jīng)移位器移

47、位后輸出)。來自數(shù)據(jù)總線DB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)。 Y輸入端的數(shù)據(jù)：累加器A中的數(shù)據(jù)。累加器B中的數(shù)據(jù)。來自數(shù)據(jù)總線CB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)。T寄存器中的數(shù)據(jù)。ALU控制信號(hào)：SXM：當(dāng)狀態(tài)寄存器STl的SXM0時(shí)，則不包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)的位添0；當(dāng)SXM1時(shí)，則不包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)的位進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展。C16：狀態(tài)寄存器STl的C16=1，ALU在單個(gè)周期內(nèi)可以進(jìn)行特殊的雙16位算術(shù)運(yùn)算。OVM:OVM=0，則累加器直接加載ALU的結(jié)果。OVM=1，則根據(jù)溢出方向，用32位最大正數(shù) 00 7FFFFFFFh(正向溢出)或最大負(fù)數(shù)FF 80000000h(負(fù)向溢出)加載累加器。溢出發(fā)生后，相應(yīng)的

48、溢出標(biāo)志位(OVA或OVB)置1，直到復(fù)位或執(zhí)行溢出條件指令或溢出標(biāo)志位(OVA/OVB)被清除。 2.4.2算術(shù)邏輯單元ALUX輸入端的數(shù)據(jù)：Y輸入端的數(shù)據(jù)：2.4.3累加器A和B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。 40位的累加器A、B可以分成三部分分別映射在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的0頁：AL：8H，AH：9H，AG：AHBL：BH，BH：CH，BG：DH1、累加器的作用：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。提供ALU的另一個(gè)輸入可作為乘法器（只有A）/加法器的輸入AGAHAL39-32 31-16 15-0ABGBHBL39-32 31-16 15-

49、0B安全位 高字 低字2、A、B操作：AL、AH、AG、BL、BH、BG都可以用PSHM、POPM指令進(jìn)行堆棧操作。A、B裝載數(shù)據(jù)可用LD指令A(yù)、B數(shù)據(jù)保存可以利用STH、STL、STLM和SACCD等指令或者用并行存儲(chǔ)指令。在存儲(chǔ)前可以對累加器的內(nèi)容進(jìn)行移位操作。右移時(shí)，AG和BG中的各數(shù)據(jù)位分別移至AH和BH；左移時(shí)，AL和BL中的各數(shù)據(jù)分別移至AH和BH，低位添0。 2.4.3累加器A和B累加器A和B都可以配置成乘法器/加法器2.4.3累加器A和B續(xù)例如：假設(shè)累加器AFF 4321 1234h，執(zhí)行帶移位的STH和STL指令后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元TEMP中的結(jié)果如下： STH A，8，TEMP

50、 ；TEMP=2112hSTH A，-8，TEMP ；TEMP=FF43hSTL A，8，TEMP ； TEMP=3400hSTL A，-8，TEMP ；TEMP=2112hLD #1234，APSHM APOPM A累加器移位和循環(huán)移位累加器移位或循環(huán)移位的指令共有如下6條：SFTA(算術(shù)移位)SFTL(邏輯移位)SFTC(條件移位)ROL(累加器循環(huán)左移)ROR(累加器循環(huán)右移)ROLTC(累加器帶TC位循環(huán)左移)2.4.3累加器A和B續(xù)例如：假設(shè)累加器AFF 4321 2.4.4桶形移位器 桶形移位器（40位）用來為輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)，可以進(jìn)行以下操作：ALU運(yùn)算前，對來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操

51、作數(shù)或者累加器的值進(jìn)行定標(biāo)；對累加器的值進(jìn)行算術(shù)或邏輯移位；對累加器歸一化處理；對累加器的值存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之前進(jìn)行定標(biāo)。40位桶形移位器的輸入端來自：DB，取得16位輸入數(shù)據(jù)；DB和CB，取得32位輸入數(shù)據(jù)；40位累加器A或B。40位桶形移位器的輸出端接至：ALU的一個(gè)輸入端；經(jīng)過MSW/LSW(最高有效字/最低有效字)寫選擇單元至EB總線。 2.4.4桶形移位器 桶形移位器（40位）用來為輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)2.4.4桶形移位器續(xù)桶形移位寄存器的控制：1、操作數(shù)帶符號(hào)位不帶符號(hào)位擴(kuò)展控制：ST1寄存器的SXM位:當(dāng)SXM1時(shí)，執(zhí)行符號(hào)位擴(kuò)展。 2、移位位數(shù)的控制：指令中的移位數(shù)就是移位的位數(shù)。正值

52、表示左移，負(fù)值表示右移。移位數(shù)可以用以下方式定義：指令操作數(shù)中給定的一個(gè)4或5位的立即數(shù)值表示一個(gè)移位數(shù)值，范圍為(-1615)。狀態(tài)寄存器STl的累加器移位方式(ASM)位，共5位，表示一個(gè)范圍為-1615的移位數(shù)。T寄存器中最低6位的數(shù)值表示一個(gè)范圍為-1631的移位數(shù)。 例如： ADD A，-4，B ；累加器A右移4位后加到累加器B ADD A，ASM，B ；累加器A按ASM規(guī)定的移位數(shù)移位后加到累加器B NORM A ；按T寄存器中的數(shù)值對累加器歸一化可移位位數(shù)的最大范圍是-16 312.4.4桶形移位器續(xù)桶形移位寄存器的控制：例如：可移位位數(shù)2.4.5 乘法器/加法器單元 硬件乘法器

53、是17位*17位，它與一個(gè)40位專用加法器相連。乘法器/加法器單元可以在一個(gè)流水線狀態(tài)周期內(nèi)完成一次乘法累加(MAC)運(yùn)算。 乘法器能夠?qū)崿F(xiàn)如下方式乘法運(yùn)算：有符號(hào)數(shù)乘法，每個(gè)16位操作數(shù)擴(kuò)展成17位有符號(hào)數(shù)；無符號(hào)數(shù)乘法，每個(gè)16位操作數(shù)前面加一個(gè)0；無符號(hào)數(shù)與有符號(hào)數(shù)，一個(gè)16位操作數(shù)前面加一個(gè)0，另一個(gè)16位操作數(shù)符號(hào)擴(kuò)展成17位有符號(hào)數(shù)。相乘運(yùn)算。 2.4.5 乘法器/加法器單元 硬件乘法器是17位*17位，2.4.5 乘法器/加法器單元乘法器的輸入信號(hào)：乘法器的輸入端包括輸入端XM和輸入端YM。輸入端XM數(shù)據(jù)來自： T寄存器。 累加器A的3216位。 DB總線傳送過來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操

54、作數(shù)。輸入端YM的數(shù)據(jù)來自： 累加器A的3216位 由DB總線和CB總線傳送過來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù) 由PB總線傳送過來的程序存儲(chǔ)器操作數(shù)。 乘法器的輸出：乘法器的輸出加到加法器的輸入端XA，累加器A或B則是加法器的另一個(gè)輸入。最后結(jié)果送往目的累加器A或B。2.4.5 乘法器/加法器單元乘法器的輸入信號(hào)： 乘法器2.4.5 乘法器/加法器單元乘法器/加法器的控制：1、乘法器工作控制：狀態(tài)寄存器STl中的FRCT位1時(shí)，小數(shù)相乘方式，乘法結(jié)果左移1位，以消去多余的符號(hào)位。FRCT=0時(shí)，整數(shù)相乘方式。2、乘法運(yùn)算的飽和處理 ：當(dāng)SMUL1時(shí)，在用MAC或MAS指令進(jìn)行累加或減以前，對乘法結(jié)果作飽和

55、處理。僅當(dāng)OVM=1和FRCT1時(shí)，SMUL位才起作用 3、加法運(yùn)算的飽和處理 ：當(dāng)OVM1時(shí)，在用MAC或MAS指令進(jìn)行累加或減以后，對加法減法結(jié)果作飽和處理，然后保存到累加器A或B。ALU運(yùn)算發(fā)生正數(shù)溢出，目的累加器置成正的最大值(007FFFFFFFH)；發(fā)生負(fù)數(shù)溢出置成負(fù)的最小值(FF80000000H)如果發(fā)生溢出則ST1的OVA位或OVB位置1。4、乘加結(jié)果的舍入(圓整）處理：如MAC、MAS等指令，如果帶后綴R，就對結(jié)果進(jìn)行舍入處理，即加215至結(jié)果，并將目的累加器的低16位清0。2.4.5 乘法器/加法器單元乘法器/加法器的控制：2、乘法2.4.6 比較、選擇和存儲(chǔ)單元 CSS

56、U可對累加器的高位字和低位字進(jìn)行比較，使?fàn)顟B(tài)寄存器ST0中的測試位/控制標(biāo)志位（TC）和暫存寄存器TRN保持傳送紀(jì)錄狀態(tài)，并選取累加器中最大的數(shù)送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。加速Viterbi蝶形運(yùn)算。從左圖可見CMPS指令只能對A或B累加器操作。例如：CMPS A ,*AR1;if(A(31-16)A(15-0) then;A(3116)(*AR1);TRN1;0TRN(0);0TC;Else A(150)(*AR1);TRN1;1TRN(0);1TC2.4.6 比較、選擇和存儲(chǔ)單元 CSSU可對累加器的高位字2.4.7 指數(shù)編碼器 指數(shù)編碼器是一個(gè)專用硬件，專門用于在單個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行EXP指令，并將累加

57、器中數(shù)的指數(shù)值以2的補(bǔ)碼形式(-1631)存放到T寄存器中。 例如：LD #5H,AEXP A ；(冗余符號(hào)位 - 8)T寄存器, ；冗余符號(hào)位=40 - 包含一位符號(hào)位的有效位數(shù), ；T=001CH(28)NORM A ；對累加器歸一化(A按T中值移位,左移28位) ；A=00 5000 0000HEXP指令：將累加器的內(nèi)容取指數(shù)值，也就是為消去多余符號(hào)位而將累加器中的數(shù)值左移的位數(shù)。結(jié)果以補(bǔ)碼形式存入T寄存器（bit0-bit5），其值的范圍為-16到31） 針對編碼器有兩條指令：EXP指令和NORM指令NORM指令：對累加器歸一化(累加器按T中值移位）2.4.7 指數(shù)編碼器 指數(shù)編碼器是

58、一個(gè)專用硬件，專門用于2.4.8地址發(fā)生器 C54X有兩個(gè)地址發(fā)生器：程序地址發(fā)生器、數(shù)據(jù)地址發(fā)生器。 1、數(shù)據(jù)地址發(fā)生器：數(shù)據(jù)地址發(fā)生器為存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信息操作產(chǎn)生地址。組成： AR0到AR7 八個(gè)輔助寄存器 ARAU0和ARAU1輔助寄存器算術(shù)單元 （可在每個(gè)周期產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址） BK循環(huán)緩沖寄存器 ST1的bit(15-13)ARP用于選擇輔助寄存器AR0-AR7 DP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器頁指針 SP堆棧指針寄存器用于直接尋址方式用于間接尋址方式2.4.8地址發(fā)生器 C54X有兩個(gè)地址發(fā)生器：程序地址發(fā)2.4.8地址發(fā)生器續(xù)程序地址發(fā)生器 ：為程序存儲(chǔ)器的信息操作產(chǎn)生地址。組成：共有6個(gè)

59、寄存器：程序計(jì)數(shù)器(PC)：PC中保存的某個(gè)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的地址，就是即將取指的某條指令、某個(gè)16位立即操作數(shù)或系數(shù)表在程序存儲(chǔ)器中的地址。重復(fù)計(jì)數(shù)器(RC)：內(nèi)容為重復(fù)指令RPT后邊的操作數(shù)（自動(dòng)裝載）。 RPT #n塊重復(fù)計(jì)數(shù)器(BRC)：設(shè)置程序代碼塊重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)。 STM #立即數(shù)，BRC塊重復(fù)起始地址寄存器(RSA)： 塊重復(fù)指令RPTB后邊第一條指令的地址（自動(dòng)裝載）塊重復(fù)結(jié)束地址寄存器(REA)： 內(nèi)容為塊重復(fù)指令RPTB的操作數(shù)（自動(dòng)裝載） REA裝入的同時(shí)，ST1(BIT15)BRAF=1 。RPTB pmad擴(kuò)展程序計(jì)數(shù)器(XPC)：用以尋址擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)空間。 C

60、548以上的芯片有，有6條專用擴(kuò)展程序空間尋址指令FB extpmad； extpmad (15-0)PC, extpmad (19-16)XPC 用于塊重復(fù)操作2.4.8地址發(fā)生器續(xù)程序地址發(fā)生器 ：為程序存儲(chǔ)器的信息加載PC的幾種途徑 操 作 加載到PC的地址復(fù)位PCFF80h順序執(zhí)行指令PCPC+1分支轉(zhuǎn)移用緊跟在分支轉(zhuǎn)移指令后面的16位立即數(shù)加載PC由累加器分支轉(zhuǎn)移用累加器A或B的低16位加載PC塊重復(fù)循環(huán)假如BRAF1(塊重復(fù)有效)，當(dāng)PC+1等于塊重復(fù)結(jié)束地址(REA)+1時(shí)，將塊重復(fù)起始地址(RSA)加載PC子程序調(diào)用將PC+2壓入堆棧，并用緊跟在調(diào)用指令后面的16位立即數(shù)加載P