TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)課件

1第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)知識要點●硬件結(jié)構(gòu)框圖●總線結(jié)構(gòu)●

CPU結(jié)構(gòu)●存儲器和I/O空間●引腳功能●中斷系統(tǒng)1第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)知識要點每課一題DSP芯片內(nèi)有3個CPU狀態(tài)控制寄存器,用于表示工作狀態(tài)和控制之用，分別說明是哪3個寄存器，并指出其中的狀態(tài)位或者控制位ARP,DP,XF,INTM,IPTR,MP/MC,OVLY,DROM的作用。2每課一題DSP芯片內(nèi)有3個CPU狀態(tài)控制寄存器,用于表示工作3DSP的硬件結(jié)構(gòu)

DSP的硬件結(jié)構(gòu)：(1)外部結(jié)構(gòu)：引腳信號；（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)：CPU、存儲器、總線、片內(nèi)外設(shè)（如接口、時鐘等）等部分組成。3DSP的硬件結(jié)構(gòu)DSP的硬件結(jié)構(gòu)：4第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●C54x的外部結(jié)構(gòu)：引腳（包括外部總線）

TMS320C54x芯片采用CMOS制造工藝，整個系列的型號基本上都采用塑料或陶瓷四方扁平封裝形式（TQFP144)不同的器件型號其引腳的個數(shù)有所不同。下面以TMS320VC5402芯片為例,介紹’C54x引腳的名稱及功能。4第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●C54x的外部結(jié)構(gòu)5第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

’C5402共有144個引腳(TQFP144封裝)，引腳分布如圖。

144143142141140139138137136135134133132131130129128127126125124123122121120119118117116115114113112111110109123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536108107106105104103102101100999897969594939291908988878685848382818079787776757473TMS320VC54023738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071725第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C546第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

TMS320C5402引腳：電源引腳時鐘引腳控制引腳地址和數(shù)據(jù)引腳（即外部總線）串行口引腳主機接口引腳通用I/O引腳測試引腳6第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)TMS320C547第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)TMS320C54x的內(nèi)部組成

中央處理器CPU

I/O功能擴展接口

內(nèi)部總線

特殊功能寄存器

數(shù)據(jù)存儲器RAM

程序存儲器ROM

串行口主機通信接口HPI

定時系統(tǒng)

中斷系統(tǒng)●C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

7第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)TMS320C54x8第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●C54x的主要特性

1．CPU

2．存儲器

3．指令系統(tǒng)

4．在片外圍電路

5．電源

6．片內(nèi)仿真接口

7．速度8第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●C54x的主要特性9

1．CPU

●4組總線：P,C,D,E總線●

40位邏輯運算單元ALU：包括2個40位的累加器A,B和桶型移位寄存器?！癯朔ㄆ鳎?7*17位；暫存器T(16位）。●比較、選擇、存儲單元（CSSU），可用于Viterbi譯碼器的加法-比較-選擇運算。

●指數(shù)編碼器，是一個支持單周期指令EXP的專用硬件?？梢栽谝粋€周期內(nèi)計算40位累加器數(shù)值的指數(shù)。

●配有兩個地址生成器，包括8個輔助寄存器和2個輔助寄存器算術(shù)運算單元（ARAU）。

91．CPU●4組總線：P,C,D,E總線●指數(shù)編碼10

2．存儲器

●可訪問的最大存儲空間為192K×16位，即64K字的程序存儲器、64K字的數(shù)據(jù)存儲器以及64K字的I/O空間。

●片內(nèi)ROM，可配置為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。

●片內(nèi)RAM有兩種類型，即雙尋址RAM（DARAM）和單尋址RAM（SARAM）。

102．存儲器●可訪問的最大存儲空間為1911

3．在片外圍電路●具有軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器●設(shè)有可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯電路●帶有內(nèi)部振蕩器或外部時鐘源的片內(nèi)鎖相環(huán)（PLL）發(fā)生器●支持全雙工操作的串行口，可進行8位或16位串行通信●帶4位預(yù)定標(biāo)器的16位可編程定時器●設(shè)有與主機通信的并行接口（HPI）●具有外部總線判斷控制，以斷開外部的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號●數(shù)據(jù)總線具有總線保持器特性113．在片外圍電路●具有軟件可編程等待狀12

4．電源●具有多種節(jié)電模式?？捎肐DLE1、IDLE2和IDLE3指令來控制芯片功耗，使CPU工作在省電方式?！窨稍谲浖刂葡拢笴LKOUT輸出信號。

5．片內(nèi)仿真接口

●

具有符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的片內(nèi)仿真接口。

124．電源●具有多種節(jié)電模式。5．片內(nèi)仿13

6．速度●5.0V電壓的器件，其速度可達到40MIPS，指令周期時間為25ns。●3.3V電壓的器件，其速度可達到80MIPS，指令周期時間為12.5ns?！?.5V電壓的器件，其速度可達到100MIPS，指令周期時間為10ns?！?.8V電壓的器件，其速度可達到200MIPS，每個核的指令周期時間為10ns。136．速度●5.0V電壓的器件，其速度可達14第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●’C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)圖

PAGENDAGEN

特殊功能寄存器系統(tǒng)控制程序地址生成器數(shù)據(jù)地址生成器

CPU乘法累加器算術(shù)/邏輯運算單元桶形移位器比較器外部存儲器接口外部設(shè)備接口程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器串行口并行口定時器計數(shù)器中斷系統(tǒng)控制接口PABPBCABCBDABDBEABEB14第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●’C54x的內(nèi)部15總線結(jié)構(gòu)（1）馮·諾伊曼（VonNeuman）結(jié)構(gòu)

（DSP不采用）

CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲器接口地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB15總線結(jié)構(gòu)（1）馮·諾伊曼（VonNeuman）結(jié)構(gòu)（16（2）哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)（DSP采用）

外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲器接口

改進型的哈佛結(jié)構(gòu)是采用雙存儲空間和數(shù)條總線，即一條程序總線和多條數(shù)據(jù)總線。

16（2）哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)（DSP采用）外部管理17第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●’C54x的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)

4組總線:P、C、D、E，每組2條，共8條總線1）P組：程序總線。PB、PAB,訪問程序存儲器2）C、D組：數(shù)據(jù)讀總線：CB、CAB、DB、DAB；3）E組：數(shù)據(jù)寫總線：EB、EAB17第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●’C54x的內(nèi)部18第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54x讀/寫操作占用總線情況讀/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32位長數(shù)據(jù)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18第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54x讀/寫操19第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)CPU包括下列基本部件：

①40位算術(shù)邏輯運算單元ALU；

②2個40位的累加器A和B；

③

支持-16~31位移位范圍的桶形移位寄存器；

④能完成乘法-加法運算的乘法累加器MAC；

⑤16位暫存寄存器T；

⑥16位轉(zhuǎn)移寄存器TRN；

⑦

比較、選擇、存儲單元CSSU；

⑧指數(shù)編碼器；

⑨CPU狀態(tài)和控制寄存器。

●’C54x的中央處理器CPU19第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)CPU包括下列基本20第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)ALU的功能框圖

MUXABALU符號ctr符號ctrMUXMUXCB15~CB0DB15~DB0MAC輸出SXMSXMOVMC16CZA/ZBTCXYAMUBBACTDSOVA/OVB桶形移位器輸出●算術(shù)邏輯單元ALU

20第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)ALU的功能框圖21第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●累加器A和B

累加器結(jié)構(gòu)39???

3231???

1615???

0累加器AAGAHAL保護位39???

32高階位31???

16低階位15???

0累加器BBGBHBL保護位高階位低階位BGAG保護位：AG、BG39~32，作為算術(shù)計算時的數(shù)據(jù)位余量，以防止迭代運算中的溢出。

BGAGBHAH高階位：AH、BH31~16；BHAHBLAL低階位：AL、BL15~0。

BLAL21第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●累加器A和B累22第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)【例】累加器A=FF01234567H，執(zhí)行帶移位的STH和STL指令后，求暫存器T和A的內(nèi)容。

STHA，8，T;A的內(nèi)容左移8位，AH存入TFF01234567AAGAHAL

移位寄存器

TFF0123456701234567002345

T=2345H，A=FF

0123

4567HSTHA，-8，T;A的內(nèi)容右移8位，AH存入T

FF01234567452301FFFFFF01T=FF01H，A=FF

0123

4567HSTLA，8，T;A的內(nèi)容左移8位，AL存入T

FF012345670123

45

67

00

6700T=6700H，A=FF

0123

4567HSTLA，-8，T;A的內(nèi)容右移8位，AL存入T

FF01234567452301FFFF2345T=2345H，A=FF

0123

4567H22第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)【例】累加器A=F23第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●桶形移位寄存器

1.組成框圖MUX符號控制SC移位寄存器(-16~31)寫選擇MSW/LSWDB15~DB0CB15~CB0EB15~EB0測試位TcALUCSSUSXMABTASM(4~0)指令寄存器立即數(shù)-16~150~15

①

多路選擇器MUXMUXMUXMUX

②

符號控制SC符號控制SC符號控制SC

③

移位寄存器移位寄存器(-16~31)移位寄存器(-16~31)移位寄存器(-16~31)移位寄存器(-16~31)

④寫選擇電路

寫選擇MSW/LSW寫選擇MSW/LSW寫選擇MSW/LSW①

多路選擇器MUX用來選擇輸入數(shù)據(jù)。②

符號控制SC

用于對輸入數(shù)據(jù)進行符號位擴展。③

移位寄存器

用來對輸入的數(shù)據(jù)進行定標(biāo)和移位。④寫選擇電路

用來選擇最高有效字和最低有效字。

23第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●桶形移位寄存器24第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2．桶形移位寄存器的輸入

①

取自DB數(shù)據(jù)總線的16位

輸入數(shù)據(jù)；②

取自DB和CB擴展數(shù)據(jù)總

線的32位輸入數(shù)據(jù)；③

來自累加器A或B的40位

輸入數(shù)據(jù)。3．桶形移位寄存器的輸出

①

輸出至ALU的一個輸入端；

②經(jīng)寫MSW/LSW選擇電路

輸出至EB總線。

MUX符號控制SC移位寄存器(-16~31)寫選擇MSW/LSWDB15~DB0CB15~CB0EB15~EB0測試位TcALUCSSUSXMABTASM(4~0)指令寄存器立即數(shù)-16~150~15DB15~DB0DB15~DB0DB15~DB0DB15~DB0CB15~CB0DB15~DB0CB15~CB0DB15~DB0CB15~CB0AAABBBALUALUALUEB15~EB0EB15~EB0EB15~EB024第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2．桶形移位寄存器25第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●乘法-累加單元MAC

’C54x的乘法-累加單元MAC是由乘法器、加法器、符號控制、小數(shù)控制、零檢測器、舍入器、飽和邏輯和暫存器幾部分組成。

25第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●乘法-累加單元M26零檢測舍入器飽和邏輯取整40位加法器MUXXMYM乘法器(1717)符號控制符號控制XMUXYMUXTDB15~DB0CB15~CB0PB15~PB0YAXAOVMOVA/OVBZA/ZB至A/BFRCTAB0來自A來自BPACDADT乘法-累加單元功能框圖

26零檢測舍入器飽和邏輯取整40位加法器MUXXM27

MAC單元具有強大的乘法-累加運算功能，可在一個流水線周期內(nèi)完成1次乘法運算和1次加法運算。在數(shù)字濾波（FIR和IIR濾波）以及自相關(guān)等運算中，使用乘法-累加運算指令可以大大提高系統(tǒng)的運算速度。

27MAC單元具有強大的乘法-累加運算功能，可在一個28第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●比較、選擇和存儲單元CSSU

’C54x的比較、選擇和存儲單元（CSSU）是一個特殊用途的硬件電路，專門用來完成Viterbi算法中的加法/比較/選擇（ACS）操作。比較電路COMP狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器TRN

狀態(tài)比較寄存器TC

MUXCOMPTRNTCCCSUABMSW/LSW選擇EB15~EB0來自桶形移位器多路選擇器MUXMUXMUXCOMPCOMPTRNTRNTCTC28第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●比較、選擇和存儲29第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

例如，CMPS指令可以對累加器的高階位和低階位進行比較，并選擇較大的數(shù)存放在指令所指定的存儲單元中。

指令格式：

CMPSA，*AR1

功能：對累加器A的高16位字（AH）和低16位字（AL）進行比較，

若AH>AL，則AH→*AR1，TRN左移1位，0→TRN(0)，

0→TC；

若AH<AL，則AL→*AR1，TRN左移1位，1→TRN(0)，

1→TC。29第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)例如，CM30第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●指數(shù)編碼器EXP

指數(shù)編碼器是一個用于支持指數(shù)運算指令的專用硬件，可以在單周期內(nèi)執(zhí)行EXP指令，求累加器中數(shù)的指數(shù)值。

功能：求累加器中數(shù)據(jù)的指數(shù)值。

指數(shù)值=冗余符號位-8

30第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●指數(shù)編碼器EXP31指數(shù)編碼器EXP累加器A

累加器B

T寄存器

例如：教材P3431指累加器A累加器BT寄存器例如：教材P3432第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●CPU狀態(tài)和控制寄存器

’C54x提供三個16位寄存器來作為CPU狀態(tài)和控制寄存器，它們分別為：

狀態(tài)寄存器0（ST0）

狀態(tài)寄存器1（ST1）

工作方式狀態(tài)寄存器（PMST）

ST0和ST1主要包含各種工作條件和工作方式的狀態(tài)；

PMST包含存儲器的設(shè)置狀態(tài)和其他控制信息。

32第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●CPU狀態(tài)和控制33第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)1．狀態(tài)寄存器0（ST0）表示尋址方式和運行狀態(tài)。

ST0的結(jié)構(gòu)：15—1312111098——0ST0：ARPTCCOVAOVBDPARPARPTCTCCCOVBOVAOVBOVADPDP：數(shù)據(jù)存儲器頁指針。

用來與指令中提供的7位地址結(jié)合形成1個

16位數(shù)據(jù)存儲器的地址。DP33第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)1．狀態(tài)寄存器0（34ARP：輔助寄存器指針。用來選擇使用單操作數(shù)間接尋址時的輔助寄存器AR0~AR7。TC：測試/控制標(biāo)志。

用來保存ALU測試操作的結(jié)果。C：進位標(biāo)志位。

用來保存ALU加減運算時所產(chǎn)生的進/借位。OVA/B：累加器A/B的溢出標(biāo)志。

用來反映A/B是否產(chǎn)生溢出。34ARP：輔助寄存器指針。TC：測試/控制標(biāo)志。C：進位標(biāo)35第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2．狀態(tài)寄存器1(ST1)151413121110987654~0BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASM

表示尋址要求、初始狀態(tài)的設(shè)置、I/O及中斷的控制等。35第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2．狀態(tài)寄存器136BRAF：塊重復(fù)操作標(biāo)志位。

用來指示當(dāng)前是否在執(zhí)行塊重復(fù)操作。

BRAF=0

表示當(dāng)前不進行重復(fù)塊操作；

BRAF=1

表示當(dāng)前正在進行塊重復(fù)操作。CPL：直接尋址編輯方式標(biāo)志位；

用來指示直接尋址選用何種指針。

CPL=0

選用數(shù)據(jù)頁指針DP的直接尋址；

CPL=1

選用堆棧指針SP的直接尋址。36BRAF：塊重復(fù)操作標(biāo)志位。CPL：直接尋址編輯方式標(biāo)志37XF：外部XF引腳狀態(tài)控制位。

用來控制XF通用外部輸出引腳的狀態(tài)。

執(zhí)行SSBX

XF=1

XF通用輸出引腳為1；執(zhí)行RSBX

XF=0

XF通用輸出引腳為0。HM：保持方式位；響應(yīng)HOLD信號時，指示

CPU是否繼續(xù)執(zhí)行內(nèi)部操作。

HM=0

CPU從內(nèi)部程序存儲器取指，

繼續(xù)執(zhí)行內(nèi)部操作。

HM=1

CPU停止內(nèi)部操作。

37XF：外部XF引腳狀態(tài)控制位。HM：保持方式位；響應(yīng)HO38INTM：中斷方式控制位；

用于屏蔽或開放所有可屏蔽中斷。

INTN=0

開放全部可屏蔽中斷；

INTN=1

禁止所有可屏蔽中斷。0：保留位，未被使用，總是讀為0。38INTM：中斷方式控制位；0：保留位，未被使用，總是讀為39OVM：溢出方式控制位；

用來確定累加器溢出時，對累加器的加載方式。

OVM=0

將運算的溢出結(jié)果直接加載到累加器中；

OVM=1

當(dāng)正溢出時，將007FFFFFFFH加載累加器；

當(dāng)負溢出時，將FF80000000H加載累加器。SXM：符號位擴展方式控制位；用來確定數(shù)據(jù)在運算之前是否需要符號位擴展。

SXM=0

數(shù)據(jù)進入ALU之前禁止符號位擴展；

SXM=1

數(shù)據(jù)進入ALU之前進行符號位擴展。39OVM：溢出方式控制位；SXM：符號位擴展方式控制位；用40第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)3．工作方式狀態(tài)寄存器PMSTSSTSMULCLKOFFDROMAVISOVLYMP/MCIPTR012345615~7

主要設(shè)定和控制處理器的工作方式和存儲器的配置，反映處理器的工作狀態(tài)。中斷向量指針CPU工作方式選擇位RAM重復(fù)占位標(biāo)志地址可見控制位數(shù)據(jù)ROM映射選擇位時鐘輸出選擇位乘法飽和方式位存儲飽和位40第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)3．工作方式狀態(tài)寄41第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

IPTR：用來指示中斷向量表指向哪一頁；

MP/MC：用來確定是否允許使用片內(nèi)程序存儲器ROM

OVLY：用來決定片內(nèi)雙尋址數(shù)據(jù)RAM是否映射到程序空間。

AVIS：用來決定是否可以從器件地址引腳線看到內(nèi)部程序空間地址線；

DROM：用來決定片內(nèi)ROM是否可以映射到數(shù)據(jù)存儲空間；

CLKOFF：用來決定時鐘輸出引腳CLKOUT是否有信號輸出；

SMUL：用來決定乘法結(jié)果是否需要進行飽和處理；

SST：用來決定累加器中的數(shù)據(jù)在存儲到存儲器之前，是否需要飽和處理。41第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)IPTR：用來42第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

●C54x的存儲空間結(jié)構(gòu)

’C54x共有192K字的存儲空間，分成3個相互獨立的存儲空間：

64K字（16位）的程序存儲空間；

64K字（16位）的數(shù)據(jù)存儲空間；

64K字（16位）的I/O空間。42第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●C54x的存每課一題DSP的存儲器分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，都有64K的地址空間，這些地址空間是如何分配和使用的？參看教材P36頁的內(nèi)存圖，理解內(nèi)存資源的使用方法。43每課一題DSP的存儲器分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，都有64K441)程序存儲空間：存放指令代碼和系數(shù)表；

2)數(shù)據(jù)存儲空間：存放臨時數(shù)據(jù)；3)I/O存儲空間：指其他模塊的地址441)程序存儲空間：存放指令代碼和系數(shù)表；45第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

所有’C54x芯片都含有片內(nèi)RAM和ROM。片內(nèi)RAMSARAMDARAM——

單尋址RAM——

雙尋址RAMDARAM：由存儲器內(nèi)的一些分塊組成。

每個DARAM塊在單周期內(nèi)能被訪問2次。

SARAM：由存儲器分塊組成。

每個SARAM塊在單周期內(nèi)只能被訪問1次。片內(nèi)ROM：主要存放固化程序和系數(shù)表。一般構(gòu)成程序存儲空間，也可以部分地映射在數(shù)據(jù)存儲空間。45第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)所有’C546第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)片內(nèi)存儲器的優(yōu)點：

●不需要插入等待狀態(tài)；

●與外部存儲器相比，成本低；

●比外部存儲器功耗小。

DARAM和SARAM既可以被映射到數(shù)據(jù)存儲空間用來存儲數(shù)據(jù)，也可以映射到程序空間用來存儲程序代碼。

46第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)片內(nèi)存儲器的優(yōu)點：47第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54x片內(nèi)存儲器資源配置DSP存儲器’C541’C542’C543’C545’C546’C548’C549’C5402’C5410’C5416’C5420ROM程序程序/數(shù)據(jù)DARAMSARAM28K20K8K5K02K2K010K02K2k010K048K32K16K6K048K32K16K6K02K2K08K24K16K16K08K24K4K4K4K16K0

16K16K08K56K16K16K064K64K00032K168K47第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54x片內(nèi)存儲48第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●存儲空間結(jié)構(gòu)

▼’C54x片內(nèi)和片外存儲器（包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器）統(tǒng)一編址。

▼內(nèi)部RAM可存數(shù)據(jù)空間，也可存程序。

▼ROM可存程序，也可以部分存數(shù)據(jù)；

ROM可以存放數(shù)據(jù)，RAM可以存放程序。

48第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●存儲空間結(jié)構(gòu)49第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

1）MP/MC位：控制片內(nèi)ROM是否存放程序。指工作模式。

★當(dāng)MP/MC=1時，稱為微處理器模式。片內(nèi)ROM不存放程序。

★當(dāng)MP/MC=0時，稱為微計算機模式。

片內(nèi)ROM可存放程序。

3個控制位：MP/MC，OVLY，DROM（控制存儲器的使用和分配）49第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)1）MP/50第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

★OVLY=0時，片內(nèi)RAM只存放數(shù)據(jù)。

★OVLY=1時，片內(nèi)RAM可存放程序和數(shù)據(jù)。

2）OVLY位：控制片內(nèi)RAM是否存放程序。

★DROM=0時，片內(nèi)ROM只存放程序。

★DROM=1時，片內(nèi)ROM可存放數(shù)據(jù)。

3）DROM位：控制片內(nèi)ROM是否存放數(shù)據(jù)。50第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)★OVLY51第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC5402存儲器配置結(jié)構(gòu)

MP/MC=0微計算機模式外部存儲器MP/MC=1微處理器模式DROM控制的數(shù)據(jù)存儲空間

DROM=1保留

DROM=0外部存儲器FF00H256FFFFHDROM=1內(nèi)部ROMDROM=0外部存儲器F000H4kFEFFH外部存儲器4000H44kEFFFH內(nèi)部DARAM(16K×16位字）0080H16k3FFFH暫存器SPRAM0060H32007FH存儲器映像寄存器0000H96005FH地址數(shù)據(jù)存儲空間0000H128007FHOVLY=1

保留

(0頁)OVLY=0

外部存儲器0080H16k3FFFHOVLY=1

內(nèi)部DARAMOVLY=0

外部存儲器4000H44kEFFFH外部存儲器F000H4k內(nèi)部ROMFF7FH保留FF80H128FFFFH中斷矢量表(內(nèi)部存儲器)地址程序存儲空間0000H128007FHOVLY=1

保留

(0頁)OVLY=0

外部存儲器0080H16k3FFFHOVLY=1

內(nèi)部DARAMOVLY=0

外部存儲器4000H外部存儲器48k外部存儲器FF7FH外部存儲器FF80H128FFFFH中斷矢量表(外部存儲器)地址程序存儲空間51第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC552第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●程序存儲空間（64K,分為0～511頁，每頁128字）程序可存放在片內(nèi)ROM、DARAM和片外ROM3個位置

’C5402共有20條地址線，可尋址1M字的外部程序存儲器。它的內(nèi)部ROM和DARAM可通過軟件映射到程序空間。當(dāng)存儲單元映射到程序空間時，CPU可自動地按程序存儲器對它們進行尋址。

如果程序地址生成器（PAGEN）產(chǎn)生的地址處于外部存儲器，CPU可自動地對外部存儲器尋址。52第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●程序存儲空間（53第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)▼程序存儲空間的擴展（了解）

在’C54x系列芯片中，有些芯片采用分頁擴展的方法，使程序存儲空間可擴展到1M~8M。

如：’C5409和’C5416可擴展到8M?！疌5402有20條外部程序地址總線，其程序空間只能擴展到1M。53第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)▼程序存儲空間的擴54第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)分頁擴展技術(shù)的特點：①

有20或23條外部程序地址線，可尋址1M或8M存儲空間；②有1個額外的存儲器映像寄存器—程序計數(shù)器擴展寄存器XPC，7位有效位，27＝128；③

有6條尋址擴展程序空間的指令，用于尋址擴展程序空間。54第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)分頁擴展技術(shù)的特點55第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)▼內(nèi)部ROM

’C5402共有4K字的內(nèi)部ROM。

當(dāng)MP/MC=0，4K字的ROM被映射到程序空間，這種模式比較常用。

低2K：用戶專用程序，但要找廠家才能燒入，仿真時可用。

高2K：TI公司定義,出廠時已經(jīng)固化了引導(dǎo)程序、中斷向量表和常數(shù)表。55第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)▼內(nèi)部ROM56第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

TI公司定義的內(nèi)容（ROM高2K中：F800~FFFF)：

●引導(dǎo)程序。

●256字μ律擴展表。

●256字A律擴展表。

●256字正弦函數(shù)值查找表。

●保留

●中斷向量表。F800H~FBFFHFC00H~FCFFHFD00H~FDFFHFE00H~FEFFHFF00H~FF7FHFF80H~FFFFH引導(dǎo)程序μ律擴展表A律擴展表sin函數(shù)表保留中斷向量表F800HF900HFA00HFB00HFC00HFD00HFE00HFF00HFF80H56第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)TI公司定義57自舉引導(dǎo)方法：復(fù)位后先執(zhí)行復(fù)位中斷向量指令，從而啟動引導(dǎo)程序，引導(dǎo)程序選擇一種方式，即從串行口、外部存儲器、I/O口、主機接口幾種方式中選擇一種，搬移用戶程序（存放在片外）到片內(nèi)指定位置，然后將PC指針指向程序入口，從而完成用戶程序的引導(dǎo)過程。

●數(shù)據(jù)存儲空間（64K,分為0～511頁，每頁128字）▼數(shù)據(jù)存儲空間的配置

57自舉引導(dǎo)方法：復(fù)位后先執(zhí)行復(fù)位中斷向量指令，從而啟動引導(dǎo)58第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

’C54x的數(shù)據(jù)存儲空間由內(nèi)部和外部存儲器構(gòu)成，共有64K字，采用內(nèi)部和外部存儲器統(tǒng)一編址。數(shù)據(jù)可存放在3個區(qū)域：片內(nèi)RAM、ROM和片外RAM中。58第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54x59第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

’C54x的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器由SARAM、DARAM和內(nèi)部ROM組成。當(dāng)DROM=0時，內(nèi)部ROM不映射到數(shù)據(jù)空間；

當(dāng)DROM=1時，部分內(nèi)部ROM映射到數(shù)據(jù)存儲空間。’C54x片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器容量及其分配器件ROMDARAMSARAM’C5418K5K—’C542—10K—’C543—10K—’C54516K6K—’C54616K6K—’C548—8K24K’C54916K8K24K’C54024K16K—’C541016K8K56K’C5420—32K168K59第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54x60第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C5402數(shù)據(jù)存儲空間結(jié)構(gòu)：0～511頁

0000H~0050H

存儲器映像寄存器

0060H~007FH

暫存器SPRAM0080H~3FFFH內(nèi)部DARAM4000H~EFFFH外部存儲器DROM=1

使用內(nèi)部ROM

F000H~FEFFH內(nèi)部ROMFF00H~FFFFH保留DROM=0

不使用內(nèi)部ROM

F000H~FEFFH外部存儲器DROM=1保留

DROM=0外部存儲器FF00HFFFFHDROM=1內(nèi)部ROMDROM=0外部存儲器F000HFEFFH外部存儲器4000HEFFFH內(nèi)部DARAM(16K字）0080H3FFFH暫存器SPRAM0060H007FH存儲器映像寄存器0000H005FH數(shù)據(jù)存儲空間地址存儲器映像寄存器暫存器SPRAM內(nèi)部DARAM(16K字）外部存儲器DROM=1內(nèi)部ROM

DROM=1保留存儲器映像寄存器暫存器SPRAM內(nèi)部DARAM(16K字）外部存儲器DROM=1內(nèi)部ROM

DROM=1保留DROM=1保留

DROM=0外部存儲器DROM=1內(nèi)部ROMDROM=0外部存儲器外部存儲器內(nèi)部DARAM(16K字）暫存器SPRAM存儲器映像寄存器60第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C5402數(shù)據(jù)存61第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)部RAM前面的配置：0380H~03FFH0300H~037FH0280H~02FFH0200H~027FH0180H~01FFH0100H~017FH0080H~00FFH0060H~007FH0200H~005FH0000H~001FH存儲器映像的CPU寄存器0000~001FH：特殊功能寄存器存儲器映像的外設(shè)寄存器0020~005FH：外設(shè)寄存器暫存器SPRAM(DP=0)0060~007FH：暫存寄存器DARAM(DP=7)DARAM(DP=6)DARAM(DP=5)DARAM(DP=4)DARAM(DP=3)DARAM(DP=2)DARAM(DP=1)0080~03FFH(16K)：7個DARAM數(shù)據(jù)塊。61第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)部RAM前面的配62第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

★RAM分塊：

為了便于CPU的并行操作，提高芯片的高速處理能力，從0080H開始，按每80H（128）個存儲單元為一個塊，將DARAM分成若干個數(shù)據(jù)塊。

分塊以后，用戶可以在同一個周期內(nèi)從同一塊DARAM中取出兩個操作數(shù)，并將數(shù)據(jù)寫入到另一塊DARAM中。62第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)★RAM分63第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)▼存儲器映像寄存器(教材P41)

在’C54x的數(shù)據(jù)存儲空間中，前80H個單元（0頁）包含有的CPU寄存器、片內(nèi)外設(shè)寄存器和暫存器。這些寄存器全部映射到數(shù)據(jù)存儲空間，稱作存儲器映像寄存器MMR。存儲器映像寄存器MMR：

①

CPU寄存器——特殊功能寄存器；

②

片內(nèi)外設(shè)寄存器；

③

暫存器SPRAM。

63第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)▼存儲器映像寄存器64第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)

特殊功能寄存器

功能：主要用于程序的運算處理和尋址方式的選

擇和設(shè)定。地址范圍：0000H~001FH。

’C5402的CPU寄存器共有27個，CPU訪問這些寄存器時，不需要插入等待時間。外設(shè)寄存器

功能：用來控制片內(nèi)外設(shè)電路的狀態(tài)和存放數(shù)據(jù)。

地址范圍：0020H~005FH。64第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)’C54065暫存器SPRAM

功能：用來暫存變量。地址范圍：0060H~007FH。

包括串行口通信控制寄存器組、定時器定時控制寄存器組、時鐘周期設(shè)定寄存器組等。65暫存器SPRAM包括串行口通信控制寄存器組、定66第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●I/O空間（64K，指其他模塊的地址)

’C54x除了程序和數(shù)據(jù)存儲空間外，還提供了一個具有64K字的I/O空間。

主要用于對片外設(shè)備的訪問。可以使用輸入指令PORTR和輸出指令PORTW對I/O空間尋址。

在對I/O空間訪問時，除了使用數(shù)據(jù)總線和地址總線外，還要用到IOTRB、IS和R/W控制線。

IOTRB和IS：用于選通I/O空間；

R/W：用于控制訪問方向。

66第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)●I/O空間（67●

DSP中斷系統(tǒng)主程序：一般為監(jiān)控程序中斷程序（ISR)：具體實現(xiàn)某種功能中斷：當(dāng)需要處理某個事件時，產(chǎn)生一個中斷信號，請求CPU執(zhí)行中斷程序，完成后返回主程序中斷源：中斷的響應(yīng)條件：2個控制寄存器：IFR(中斷標(biāo)志）,IMR（中斷屏蔽控制）優(yōu)先級中斷的分類：中斷的響應(yīng)過程：中斷向量中斷向量表67●DSP中斷系統(tǒng)主程序：一般為監(jiān)控程序68●

DSP中斷系統(tǒng)TMS320C54x系列DSP的中斷有硬件中斷和軟件中斷之分，共30個中斷源，教材P44)。軟件中斷由程序指令產(chǎn)生（INTR、TRAP或RESET），直接執(zhí)行某個中斷程序。硬件中斷由電路的一個信號產(chǎn)生。這些中斷使DSP暫時停止主程序的執(zhí)行，而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序（ISR）。68●DSP中斷系統(tǒng)TMS320C54x系列DSP的中斷有69DSP的硬件中斷，一般由硬件設(shè)備產(chǎn)生。硬件中斷分為兩種類型：☆外部硬件中斷由外部中斷口的信號觸發(fā)；

☆內(nèi)部硬件中斷由片內(nèi)外設(shè)的信號觸發(fā)。當(dāng)多個硬件中斷同時請求時，DSP根據(jù)其優(yōu)先級的不同對其進行響應(yīng)。69DSP的硬件中斷，一般由硬件設(shè)備產(chǎn)生。硬件中斷分為兩種類70可屏蔽中斷和非屏蔽中斷

☆可屏蔽中斷（可用軟件控制是否響應(yīng)的中斷）

C54x有16個用戶可屏蔽中斷70可屏蔽中斷和非屏蔽中斷71對于C5402，這些中斷名為：

INT3~INT0;RINT0/XINT0、RINT1/XINT1（串口中斷）

TINT0/TINT1(定時器中斷)DMAC4/DAAC5(DMA中斷）

HPIINT(HPI中斷)

☆非屏蔽中斷（中斷不能禁止，DSP無條件響應(yīng)）

C54x的非屏蔽中斷包括所有的軟件中斷和兩個外部硬件中斷/RS和NMI。71對于C5402，這些中斷名為：72中斷寄存器(2個）1）中斷標(biāo)志寄存器IFR如果有中斷產(chǎn)生，則IFR對應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1，中斷響應(yīng)后標(biāo)志位自動清零2）中斷屏蔽寄存器IMR用于單獨控制每一個中斷，若某中斷的屏蔽位為0則禁止該中斷，為1允許。3）中斷總開關(guān)INTM（ST1中的控制位）為0時打開所有的中斷，為1時關(guān)閉所有的中斷4）非屏蔽中斷不受上述寄存器控制72中斷寄存器(2個）1）中斷標(biāo)志寄存器IFR73中斷控制DSP中斷處理分為三個階段

☆請求中斷☆響應(yīng)中斷☆執(zhí)行中斷服務(wù)程序1.

中斷請求一個中斷可由硬件器件或軟件指令提出請求。當(dāng)產(chǎn)生一個中斷時，中斷標(biāo)志寄存器IFR中相應(yīng)的中斷標(biāo)志位被置1。不管中斷是否被處理器應(yīng)答，該標(biāo)志位都會置