DSP原理及應(yīng)用第三章

第三章TMS320C54x的指令系統(tǒng)3.1尋址方式3.2TMS320C54x指令的表示方法3.3TMS320C54x的指令系統(tǒng)小結(jié)3.1尋址方式3.1.1立即尋址3.1.2絕對(duì)尋址3.1.3累加器尋址3.1.4直接尋址3.1.5間接尋址3.1.6存儲(chǔ)器映象寄存器尋址3.1.7堆棧尋址返回首頁(yè)表3-1尋址指令中用到的縮寫(xiě)符號(hào)及其含義縮寫(xiě)符號(hào)含義Smem16位單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)Xmem在雙操作數(shù)指令及某些單操作數(shù)指令中所用的16位雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)，從DB總線上讀出Ymem在雙操作數(shù)指令中所用的16位雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)，從CB總線上讀出；在讀同時(shí)并行寫(xiě)的指令中表示寫(xiě)操作數(shù)dmad16位立即數(shù)——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（0~65535）pmad16位立即數(shù)——程序存儲(chǔ)器地址（0~65535）PA16位立即數(shù)——I/O口地址（0~65535）src源累加器（A或B）dst目的累加器（A或B）lk16位長(zhǎng)立即數(shù)3.1.1立即尋址用于初始化，指令中包括了立即操作數(shù)。一條指令中可對(duì)兩種立即數(shù)編碼，一種是短立即數(shù)（3、5、8或9位），另一種是16位的長(zhǎng)立即數(shù)。立即數(shù)尋址指令中在數(shù)字或符號(hào)常數(shù)前面加一個(gè)“＃”號(hào)，來(lái)表示立即數(shù)。例如：把立即數(shù)80H裝入累加器A，其正確的指令為：LD＃80H,A如果漏掉了“?！碧?hào)，指令LD80H,A就變成了把地址80H單元中的數(shù)裝到累加器A中去。返回本節(jié)3.1.2絕對(duì)尋址1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（dmad）尋址2程序存儲(chǔ)器（pmad）尋址3端口地址（PA）尋址4長(zhǎng)立即數(shù)*（lk）尋址1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（dmad）尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址使用符號(hào)（符號(hào)地址）或一個(gè)表示16位地址的立即數(shù)來(lái)指明尋址的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的16位絕對(duì)地址。使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址的指令有：

MVDKSmem,dmad MVDMdmad,MMRMVKDdmad,Smem MVMDMMR,dmad例如：MVKDSMAPLE，*AR5;2程序存儲(chǔ)器（pmad）尋址程序存儲(chǔ)器（pmad）尋址使用符號(hào)（符號(hào)地址）或一個(gè)表示16位地址的立即數(shù)來(lái)給出程序空間的地址。使用程序存儲(chǔ)器尋址的指令有：FIRSXmem,Ymem,pmad MACDSmem,pmad,srcMACPSmem,pmad,src MVDPSmem,pmadMVPDpmad,Smem例如，MVPDTABLE,*AR7;例PORTR05，INDAT；INDAT.equ60H

I/OMemoryDataMemory例PORTWOUTDAT,5H；OUTDAT.equ087H

I/OMemoryDataMemory4長(zhǎng)立即數(shù)*（lk）尋址長(zhǎng)立即數(shù)*（lk）尋址用于所有支持單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)（Smem）的指令。長(zhǎng)立即數(shù)*（lk）尋址使用一個(gè)符號(hào)（符號(hào)地址）或一個(gè)表示16位地址的立即數(shù)來(lái)指定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的一個(gè)地址。例如，把數(shù)據(jù)空間中地址為BUFFER單元中的數(shù)據(jù)傳送到累加器A，指令可寫(xiě)為：LD*（BUFFER），A返回本節(jié)3.1.3累加器尋址累加器尋址是用累加器中的數(shù)值作為一個(gè)地址讀寫(xiě)程序存儲(chǔ)器。共有兩條指令可以采用累加器尋址：

READASmemWRITASmem例READADAT6;DAT6.equ0206H

ProgramMemoryDataMemory例4.44

WRITADAT5;DAT5.equ1905H

ProgramMemoryDataMemory返回本節(jié)3.1.4直接尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（dma）的低7位作為地址偏移量，結(jié)合由數(shù)據(jù)頁(yè)指針DP或堆棧指針SP給出高9位基地址，共同形成16位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。使用這種尋址方式，用戶可在不改變DP或SP的情況下，對(duì)一頁(yè)內(nèi)的128個(gè)存儲(chǔ)單元隨機(jī)尋址。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（dma）的低7位放在指令字中。直接尋址的代碼格式為：位名稱功能15～8操作碼指令的操作碼7II=0表示指令使用的尋址方式為直接尋址6～0數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址指令的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址偏移表3-1直接尋址的各位說(shuō)明表3-1直接尋址的各位說(shuō)明

DP或SP都可以與dmad偏移相結(jié)合來(lái)產(chǎn)生實(shí)際地址。位于狀態(tài)寄存器ST1中的編譯方式位(CPL)決定選擇采用哪種方式來(lái)產(chǎn)生實(shí)際地址。CPL=0時(shí)，dmad域與9bit的DP域相結(jié)合形成16bit的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址;CPL=1時(shí)，dmad域加上(正偏移)SP的值形成16bit的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。圖3-1DP作為基地址的直接尋址方式圖3-2SP作為基地址的直接尋址方式

直接尋址的指令書(shū)寫(xiě)格式為在變量前加一個(gè)@，或者用一個(gè)dmad來(lái)設(shè)定偏移地址。

下面舉例說(shuō)明：RSBXCPL；CPL=0，使用DPLD#3，DP ；設(shè)置當(dāng)前頁(yè)面為3LD@x，A ；將x值加載到累加器ALD#4，DP ；設(shè)置當(dāng)前頁(yè)面為4，y所在的頁(yè)面ADD@y，A ；將y值加到累加器A返回本節(jié)3.1.5間接尋址TMS320C54x有8個(gè)16位輔助寄存器(AR0～AR7)、通過(guò)一個(gè)輔助寄存器中的16位地址可以訪問(wèn)64K字?jǐn)?shù)據(jù)空間中的任意單元，同時(shí)可以預(yù)調(diào)整或修改輔助寄存器值，完成循環(huán)尋址和位碼倒序?qū)ぶ返忍厥夤δ?；兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)運(yùn)算單元(ARAU0和ARAU1)，它們與8個(gè)輔助寄存器一起完成16位無(wú)符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算。

1單操作數(shù)尋址單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)間接尋址指令的格式如下：位名稱功能15～8操作碼指令的操作碼7II=1表示指令使用的尋址方式為間接尋址6～3MOD間接尋址的類(lèi)型2～0數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址定義尋址所使用的輔助寄存器表3-2單操作數(shù)間接尋址的各位說(shuō)明2～0位：3位輔助寄存器域，它定義了尋址所使用的輔助寄存器。ARF由狀態(tài)寄存器ST1中的兼容方式位CMPT來(lái)決定。

CMPT＝0：標(biāo)準(zhǔn)方式。ARP始終設(shè)置為0，不能修改，ARF來(lái)確定輔助寄存器。CMPT＝1：兼容方式。ARP=0，ARF來(lái)確定輔助寄存器，反之亦然。

表3-3列出了單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（Smem）操作數(shù)間接尋址類(lèi)型。表3-3單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)間接尋址類(lèi)型例MVKD1000H，*+AR5DataMemory(1)循環(huán)尋址

在卷積、相關(guān)和FIR濾波器等算法中，都需要在存儲(chǔ)器中設(shè)置一個(gè)循環(huán)緩沖器，循環(huán)緩沖器實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是循環(huán)尋址的實(shí)現(xiàn)。循環(huán)緩沖器大小寄存器(BK)的內(nèi)容確定了循環(huán)緩沖器的大小。長(zhǎng)度為R的緩沖器必須從N位地址的邊界開(kāi)始(即循環(huán)緩沖器基地址的N個(gè)最低有效位必須為0)，N應(yīng)滿足2N>R的最小整數(shù)。

循環(huán)緩沖區(qū)的有效基地址(EFB)就是用戶選定的輔助寄存器(ARx)的低N位置0后所得到的值，循環(huán)緩沖區(qū)的的尾地址(EOB)是通過(guò)用BK的低N位代替ARx的低N位得到的。循環(huán)緩沖區(qū)的指針index就是ARx的低N位，step就是加到輔助寄存器或從輔助寄存器中減去的值。循環(huán)尋址方框圖如圖3-3。3-3循環(huán)尋址的框圖循環(huán)尋址的算法為：if0≤index+step≤BK；index＝index+step.elseifindex+step≥BK；index＝index+step-BK.elseifindex+step＜0；index＝index+step+BK.舉例：

一個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)大小BK=N=6，AR1=0060H，用*AR1+%間接尋址。第一次尋址后，AR1=0061H；第二次尋址后，AR1=0062H；….；第六次尋址后，AR1指向0066H，再按照BK的值6取模，此時(shí)，AR1又指向0060H單元（前面5次按照BK取模時(shí)，AR1的值不變）。（2）位碼倒序?qū)ぶ饭δ?/p>

位碼倒序?qū)ぶ诽岣吡薋FT等算法的效率。在這種尋址方式中，AR0存放的整數(shù)N是FFT點(diǎn)數(shù)的一半。一個(gè)輔助寄存器指向一個(gè)數(shù)據(jù)存放的物理單元，當(dāng)使用位倒序?qū)ぶ钒袮R0加到輔助寄存器中時(shí)，地址以位倒序的方式產(chǎn)生，即進(jìn)位是從左向右，而不是通常的從右向左。

例如：AR0＝00001010B，AR2＝01100110B，如執(zhí)行*AR2+0B尋址功能，也就是(01100110)+(0001010)，結(jié)果AR2＝01101101B。應(yīng)注意，計(jì)算是采用從左到右運(yùn)算的。以16點(diǎn)FFT為例，其運(yùn)算結(jié)果的順序?yàn)閄(0)、X(8)、X(4)、…、X(15)，如表3-3所示。表3-3位倒序?qū)ぶ?雙操作數(shù)尋址雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)間接尋址類(lèi)型為*ARx、*ARx-、*ARx+、*ARx+0%。所用輔助寄存器只能是AR2、AR3、AR4、AR5。其特點(diǎn)是：占用程序空間小，運(yùn)行速度快，在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)通過(guò)兩個(gè)16位數(shù)據(jù)總線（C和D）讀兩個(gè)操作數(shù)。返回本節(jié)3.1.6存儲(chǔ)器映象寄存器尋址存儲(chǔ)器映象寄存器尋址用于修改存儲(chǔ)器映象寄存器（MMR）中的內(nèi)容，而不影響當(dāng)前數(shù)據(jù)頁(yè)指針DP和當(dāng)前堆棧指針SP。由于這種方式不需要修改DP和SP，對(duì)寄存器的寫(xiě)操作開(kāi)銷(xiāo)最小。存儲(chǔ)器映象寄存器尋址可用于直接尋址和間接尋址。共8條指令能使用存儲(chǔ)器映射寄存器的尋址方式：

*LDMMMR，dst*MVDMdmad，MMR*MVMDMMR，dmad*MVMMMMRx，MMRy*POPMMMR*PSHMMMR*STLMsrc，MMR*STM#1k，MMR例LDMAR4，A

返回本節(jié)3.1.7堆棧尋址當(dāng)發(fā)生中斷或子程序調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)堆棧自動(dòng)保存PC值。堆棧也可以用于保存和傳遞其他數(shù)據(jù)。C54xDSP處理器使用16位的存儲(chǔ)器映象寄存器——堆棧指針（SP）對(duì)堆棧進(jìn)行尋址，SP總是指向壓入堆棧的最后一個(gè)數(shù)據(jù)。有4條使用堆棧尋址的指令：PSHD把一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)壓入堆棧；PSHM把一個(gè)存儲(chǔ)器映象寄存器中的值壓入堆棧；POPD從堆棧中彈出一個(gè)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元；POPM從堆棧中彈出一個(gè)數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)器映象寄存器。00010010x10011010001010110操作前的堆棧和SP0011SPx200010010x10011010001010110操作后的堆棧和SP0010SP入棧時(shí)，先減SP再壓入數(shù)據(jù)出棧時(shí)，先彈出數(shù)據(jù)再減SP返回首頁(yè)3.2TMS320C54x指令的表示方法表3-4指令系統(tǒng)中的符號(hào)和縮寫(xiě)返回首頁(yè)3.3TMS320C54的指令系統(tǒng)3.3.1算術(shù)運(yùn)算指令3.3.2邏輯運(yùn)算指令3.3.3程序控制指令3.3.4加載和存儲(chǔ)指令返回首頁(yè)3.3.1算術(shù)運(yùn)算指令C54x的算術(shù)運(yùn)算指令包括加法指令、減法指令、乘法指令、乘累加指令與乘法減法指令、雙字/雙精度運(yùn)算指令及專(zhuān)用指令。分別如表3-5、表3-6、表3-7、表3-8、表3-9、表3-10所示。1.加法指令如果目的累加器dst被指定，則結(jié)果存放在dst中；如果沒(méi)有被指定，則結(jié)果存放在源累加器src中。移位操作時(shí)，正數(shù)為左移位，左移位低位添0，負(fù)數(shù)為右移位，高位受SXM位影響。如果SXM＝1，則高位進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展；如果SXM＝0，則高位清零。。表3-5加法指令

【例1】ADD*AR3+，14，A

指令執(zhí)行前

指令執(zhí)行后A0000001200HA0005401200HC1C0AR30100HAR30101HSXM1SXM1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

0100H1500H0100H1500H【例2】ADDA，-8，B

指令執(zhí)行前指令執(zhí)行后A0005401200H0005401200HB0000001800H0000055812C10【例3】ADD#4568H，8，A，B

指令執(zhí)行前

指令執(zhí)行后A0000001200HA0000001200HB000000

1800HB0000457A00HC1C02減法指令TMS320C54x中減法指令有許多，具體說(shuō)明見(jiàn)表3-6。在TMS320C54x中，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的除法指令，要實(shí)現(xiàn)除法運(yùn)算一般有兩種方法：一種方法是用乘法進(jìn)行，如要除以某個(gè)數(shù)，可以先求出該數(shù)的倒數(shù)，再乘以其倒數(shù)；另一種方法是用SUBC指令，再重復(fù)16次減法運(yùn)算，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)的除法運(yùn)算。減法指令中狀態(tài)位與加法指令中的基本相同。表3-6減法指令【例4】SUB#12345，8，A，B

指令執(zhí)行前

指令執(zhí)行后A0000001200HA0000001200HB0000001800HBFFFFCFD900HCXC0SXM1SXM1

【例5】

RSBXCPL;CPL=0,使用DP指針

LD#8，DP ；使頁(yè)面指針DP＝8，直接尋址高9位LD#0006H，A ；加載A累加器SSBXC ；置借位位C為1SUBB@5，A；完成帶借位的減法運(yùn)算，@5直接尋址的低9位，數(shù)據(jù)地址＝0405H。3乘法指令

TMS320C54x中有大量的乘法運(yùn)算指令，其結(jié)果都是32位，放在A或B累加器中，如表3-7所示。乘數(shù)在TMS320C54x的乘法指令中的使用很靈活，可以是T寄存器、立即數(shù)、存儲(chǔ)單元以及A或B累加器的高16位。表3-7乘法指令【例6】實(shí)現(xiàn)整數(shù)乘法。LD#0030H，A ；將0030H裝入累加器ASTM#0100H，AR2 ；AR2＝0100HST#2000H，*AR2 ；(AR2)＝2000HRSBXFRCT ；清FTCT標(biāo)志位，準(zhǔn)備整數(shù)乘LD#2，DP ；DP＝002HLD@0，T；將AR2中的內(nèi)容2000H裝入T寄存器MPY#-2，A；完成2000H與0FFFEH相乘，結(jié)果放入A累加器(32位)，；A＝FFFFFFC000H4乘加和乘減指令

乘加指令完成一個(gè)乘法運(yùn)算，將乘積再與源累加器的內(nèi)容相加。指令中使用R后綴的，其運(yùn)算結(jié)果要進(jìn)行湊整。乘減指令完成從累加器B或源累加器src或目的累加器dst中減去T寄存器或一個(gè)操作數(shù)與另一個(gè)操作數(shù)的乘積，結(jié)果存放在累加器B或dst或src中。表3-8是對(duì)乘加、乘減指令的說(shuō)明。表3-8乘加和乘減指令

【例7】MAC#345H，A，B

指令執(zhí)行前

指令執(zhí)行后A0000001000HA0000001000HB0000000000HB00000D2400HT0400HT0400HFRCT0FRCT0乘法器結(jié)果不用左移，D1400H【例8】MAC#345H，A，B

指令執(zhí)行前

指令執(zhí)行后A0000001000HA0000001000HB0000000000HB00001A3800HT0400HT0400HFRCT1FRCT1乘法器結(jié)果左移1位，1A2800H【例9】MACR*AR3+，*AR4+，A，B

指令執(zhí)行前

指令執(zhí)行后A0000001000HA0000001000HB0000000004HB000C4C0000HT0008HT5678HFRCT1FRCT1AR30100HAR30101HAR40200HAR40201H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

0100H5678H0100H5678H0200H1234H0200H1234H表3-9雙精度（32位操作數(shù)）指令表3-10專(zhuān)用指令返回本節(jié)3.3.