第3章 TMS320C54數(shù)字信號(hào)處理器硬件結(jié)構(gòu)

第3章TMS320C54x數(shù)字信號(hào)處理器硬件結(jié)構(gòu)3.1TMS320C54x的特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)3.2TMS320C54x的總線結(jié)構(gòu)3.3中央處理單元（CPU）3.4TMS320C54x的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)3.5TMS320C54x的片內(nèi)外設(shè)3.6小結(jié)DSP芯片屬于專用微處理器，不同廠家的DSP器件各不相同，但都具有哈佛結(jié)構(gòu)和硬件乘法電路等基本特征。TMS320C5400DSP具有高速度、低功耗、小型封裝和最佳電源效率等優(yōu)點(diǎn)。TMS320C54x是其一個(gè)子系列。3.1TMS320C54xDSP的特點(diǎn)與基本結(jié)構(gòu)技術(shù)指標(biāo)

對于同一系列的DSP器件，各型號(hào)器件所采用的CPU是基本相同的。TMS320C54x系列芯片中各型號(hào)器件內(nèi)部CPU結(jié)構(gòu)完全相同，只是在時(shí)鐘頻率、工作電壓、片內(nèi)存儲(chǔ)器容量大小、外圍設(shè)備和接口電路的設(shè)計(jì)上有所不同。表3-1TMS320C54x系列芯片的技術(shù)特征3.1.1TMS320C54x系列器件的基本結(jié)構(gòu)

TMS320C54x采用了增強(qiáng)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲(chǔ)器中，這些存放在程序存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以由算術(shù)運(yùn)算指令直接調(diào)用，同時(shí)，還提供了存儲(chǔ)指令的高速緩沖器和相應(yīng)的指令，這些指令只需要讀入一次，就可以連續(xù)使用而不需要再次從程序存儲(chǔ)器中讀出，從而減少了指令執(zhí)行所需要的時(shí)間，提高了運(yùn)行速度。圖3.1TMS320C54xDSP的內(nèi)部硬件組成框圖TMS320C54x的主要特性如下所示：CPU(實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)存取和處理能力)先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)(8條16位總線)。40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）。17位×17位并行乘法器與40位專用加法器相連。比較、選擇、存儲(chǔ)單元（CSSU）。指數(shù)編碼器可以在單個(gè)周期內(nèi)計(jì)算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。雙地址生成器包括8個(gè)輔助寄存器和兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)運(yùn)算單元（ARAU）。3.1.2TMS320C54xDSP的特點(diǎn)存儲(chǔ)器（192K）64K字程序存儲(chǔ)器、64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及64K字I/O空間。在C548、C549、C5402、C5410和C5420中程序存儲(chǔ)器可以擴(kuò)展。指令系統(tǒng)專業(yè)的指令集可以幫助快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法和優(yōu)化編程。單指令重復(fù)和塊指令重復(fù)操作。(RPTRPTB)塊存儲(chǔ)器傳送指令。（MVDDMVDK等）32位長操作數(shù)指令。（DLDDSTDADD等）同時(shí)讀入兩個(gè)或3個(gè)操作數(shù)的指令。（FIRSLMS等)并行存儲(chǔ)和并行加載的算術(shù)指令。(ST‖LDLD‖MAC等)條件存儲(chǔ)指令。（CMPSSACCDSRCCD等）從中斷快速返回指令。（RETF）在片外圍電路（如圖3.1所示）軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器。可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯電路。帶有內(nèi)部振蕩器。外部總線關(guān)斷控制，以斷開外部的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號(hào)。數(shù)據(jù)總線具有總線保持特性?？删幊潭〞r(shí)器。并行主機(jī)接口（HPl）。電源可用IDLEl、IDLE2和IDLE3指令控制功耗，以工作在省電方式?？梢钥刂脐P(guān)斷CLKOUT輸出信號(hào)。在片仿真接口具有符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的在片仿真接口（JTAG）。速度單周期定點(diǎn)指令的執(zhí)行時(shí)間為25/20/15/12.5/10-ns(40MIPS/50MIPS/66MIPS/80MIPS/100MIPS)。3.2TMS320C54x的總線結(jié)構(gòu)TMS320C54xDSP采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)并具有八組總線，其獨(dú)立的程序總線和數(shù)據(jù)總線允許同時(shí)讀取指令和操作數(shù)，實(shí)現(xiàn)高度的并行操作。采用各自分開的數(shù)據(jù)總線分別用于讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)，允許CPU在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)進(jìn)行兩次讀操作數(shù)和一次寫操作數(shù)。獨(dú)立的程序總線和數(shù)據(jù)總線允許CPU同時(shí)訪問程序指令和數(shù)據(jù)。

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(1)程序總線（PB）傳送從程序存儲(chǔ)器來的指令代碼和立即數(shù)。(2)三組數(shù)據(jù)總線（CB，DB和EB）分別連接不同功能的各種元器件，如CPU、數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生邏輯、程序地址產(chǎn)生邏輯，片內(nèi)外設(shè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

CB和DB總線傳送從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出的操作數(shù)。EB總線傳送寫入到存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。(3)四組地址總線（PAB，CAB，DAB和EAB）傳送執(zhí)行指令所需要的地址。表3-2讀/寫訪問時(shí)的總線占用說明C54x通過使用兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元（ARAU0和ARAU1）(AuxiliaryRegisterArithmeticUnit)，每周期能產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。

PB總線能把存儲(chǔ)在程序空間的數(shù)據(jù)操作數(shù)（如系數(shù)表）傳送到乘法器和加法器中進(jìn)行乘/累加運(yùn)算，或者在數(shù)據(jù)移動(dòng)指令（MVPD和READA）中傳送到數(shù)據(jù)空間。這種能力再加上雙操作數(shù)讀的特性，支持單周期3操作數(shù)指令的執(zhí)行，如FIRS指令。3.3TMS320C54xDSP的CPU結(jié)構(gòu)TMS320C54x的CPU包括：

40-bit的算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU,ArithmeticLogicUnit）40-bit累加器A和B移位-16~31位的桶形移位寄存器(Barrelshifter)17×17bit乘法器/加法器單元(Multiplier/Adder)比較，選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU,Compare,SelectionandStoreUnit）指數(shù)編碼器(EXPencoder)

CPU狀態(tài)和控制寄存器3.3.1算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）

要點(diǎn):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)：作用，結(jié)構(gòu)和位置，A和B的異同，加載與存儲(chǔ)中的移位

3.3.2累加器A和BAG、AH、AL、BG、BH和BL都是存儲(chǔ)器映射寄存器(在存儲(chǔ)空間中占有地址)，可作為獨(dú)立的寄存器，使用寄存器尋址方式，由特定的指令將其內(nèi)容放到16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，并從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出或?qū)懭?2位累加器值。舉例:已知累加器A=FF12345678H,求執(zhí)行帶移位的STH和STL指令后,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元T中的結(jié)果.1)STHA,8,T2)STHA,-8,T3)STLA,8,T3.3.3桶形移位器(定標(biāo)移位器)要點(diǎn)：什么是定標(biāo)？移位處理的作用功能：把輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行0～31位的左移和0～15位的右移。（即定標(biāo)）所移的位數(shù)就是指令中的移位數(shù)。移位數(shù)都是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，正值表示左移，負(fù)值表示右移。移位數(shù)可由立即數(shù)、狀態(tài)寄存器ST1中的累加器移位方式(ASM)字段和被指定為移位數(shù)值寄存器的暫存器T來決定。4040多路開關(guān)符號(hào)控制

桶形移位寄存器（－16～31）

MSW/LSW線選EB15-EB0CB15-CB0DB15-DB016164016CSSUALUSXMTC（測試位）T(范圍－16～31)ASM(范圍－16～15)快速指令寄存器(范圍－16～31或0～15)BADC

輸入：DB：取得16位輸入數(shù)據(jù)。CB和DB：取得32位輸入數(shù)據(jù)。40位累加器A或B。輸出：ALU的一個(gè)輸入端。經(jīng)過MSW/LSW(MostSignificantWord/LeastSignificantWord,最高有效字/最低有效字)寫選擇單元至EB總線。3.3.4乘累加單元17×17位并行乘法器，與40位專用加法器相連,可用于進(jìn)行非流水線的單周期乘法-累加運(yùn)算。要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)據(jù)流向A174040CDACtr符號(hào)位Ctr符號(hào)位乘法器（17×17）多路開關(guān)XMYM零檢測舍入飽和送至累加器A或B40OVMOVA/OVBZA/ZBFRCTFract/intYAXA加法器（40b）TCB15-CB0DB15-DB0PB15-PB0TDAP累加器A累加器B1717B03.3.5比較，選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）完成累加器的高位字和低位字之間的最大值比較，即選擇累加器中較大的字并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，比較結(jié)果存在狀態(tài)寄存器ST0中的測試/控制位(TC)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器（TRN）的第0位中。同時(shí)，CSSU支持各種Viterbi算法并利用優(yōu)化的片內(nèi)硬件加速Viterbi的蝶形運(yùn)算。要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、功能Viterbi算法示意圖3.3.6指數(shù)編碼器用于支持單周期EXP的一個(gè)專用硬件?？稍趩蝹€(gè)周期內(nèi)執(zhí)行EXP指令，求得累加器中數(shù)的指數(shù)值。在EXP指令中，累加器中的指數(shù)值能以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在T寄存器中，范圍為-8至31。

指數(shù)值定義為前面的冗余位數(shù)減8的差值，即累加器中為消除非有效符號(hào)位所需左移的位數(shù)。當(dāng)累加器中的值超過了32bits，該操作將產(chǎn)生負(fù)值。EXP編碼器6BA來自累加器A來自累加器B送至T寄存器要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、功能，如何計(jì)算指數(shù)3.3.7CPU狀態(tài)和控制寄存器TMS320C54XX有3個(gè)狀態(tài)和控制寄存器：(1)狀態(tài)寄存器ST0(2)狀態(tài)寄存器ST1(3)處理器工作方式狀態(tài)寄存器PMST(ProcessorModeState)。要點(diǎn)：3個(gè)狀態(tài)寄存器的功能，位置，各位的作用15～1312111098～0ARPTCCOVAOVBDP(1)狀態(tài)寄存器ST0（反映尋址要求和計(jì)算的中間運(yùn)行狀態(tài)）151413121110987654～0BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASM(2)狀態(tài)寄存器ST1

（反映尋址要求，計(jì)算的初始狀態(tài)設(shè)置，I/O及中斷控制）續(xù)：

在操作中，可以使用置位指令SSBX和復(fù)位指令RSBX對ST0和ST1的各個(gè)位進(jìn)行單獨(dú)置位（置1）或清零（置0）。例如：SSBXSXM ；SXM=1，允許符號(hào)擴(kuò)展RSBXSXM ；SXM=0，禁止符號(hào)擴(kuò)展ARP、DP和ASM字段可以通過LD指令裝載一個(gè)短立即數(shù)，ASM和DP也可以通過使用LD指令用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值來裝載。15～76543210IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOFFSMULSSTt(3)處理器方式狀態(tài)寄存器PMST

（設(shè)定并控制處理器的工作方式、決定存儲(chǔ)器的配置情況、反映處理器的工作狀態(tài)）3.3.8尋址單元用以迅速有效地訪問存儲(chǔ)器單元，提高運(yùn)算和指令執(zhí)行效率

；

主要包括數(shù)據(jù)尋址和程序?qū)ぶ穬纱箢?/p>

；

程序?qū)ぶ愤^程中的一個(gè)關(guān)鍵單元是程序計(jì)數(shù)器PC；

對于數(shù)據(jù)尋址，指令執(zhí)行中所涉及的操作數(shù)地址一般由指令提供。為了加速數(shù)據(jù)尋址的速度，減少指令中為操作數(shù)地址所保留的比特位數(shù)，提高指令執(zhí)行效率，一般DSP芯片都提供了多種數(shù)據(jù)尋址方式

。TMS320C54xDSP有兩個(gè)地址發(fā)生器：程序地址生成單元PAGEN（ProgramAddressGenerationLogic）和數(shù)據(jù)地址生成單元DAGEN（DataAddressGenerationLogic）。1．程序地址生成單元（PAGEN）PAGEN包括5個(gè)寄存器：程序計(jì)數(shù)器PC、重復(fù)計(jì)數(shù)器RC、塊重復(fù)計(jì)數(shù)器BRC、塊重復(fù)起始地址RSA和結(jié)束地址REA（后四個(gè)寄存器合起來也叫重復(fù)寄存器），這些寄存器可支持程序存儲(chǔ)器尋址。PAGEN使用PC對內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器尋址。PC保存將被執(zhí)行的下一條指令的地址。通過程序地址總線（PAB），從程序存儲(chǔ)器中該地址處取回指令并裝入指令寄存器。當(dāng)裝入指令寄存器時(shí)，PC保存下一地址。在重復(fù)操作指令中，數(shù)據(jù)表地址由PAGEN產(chǎn)生，而數(shù)據(jù)地址由DAGEN產(chǎn)生，從而允許重復(fù)指令從數(shù)據(jù)表中連續(xù)取值，以及在任一間接尋址方式下獲取數(shù)據(jù)。2．?dāng)?shù)據(jù)地址生成單元（DAGEN）

包括輔助寄存器指針ARP、循環(huán)緩沖區(qū)大小寄存器BK、DP、堆棧指針寄存器SP、8個(gè)輔助寄存器（AR0～AR7）和2個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元（ARAU0和ARAU1）。ARAU0和ARAU1的主要功能是在ALU操作的同時(shí)，執(zhí)行8個(gè)輔助寄存器（AR0～AR7）的16位無符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算，

8個(gè)輔助寄存器支持間接尋址，利用包含在輔助寄存器中的16位地址，可訪問64K數(shù)據(jù)空間中的任意單元，AR0～AR7由ST0中的ARP來指定。3.4TMS320C54xDSP的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)3.4.1存儲(chǔ)器空間3.4.2程序存儲(chǔ)器3.4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3.4.4I/O存儲(chǔ)器返回首頁為了提高數(shù)據(jù)處理能力，TMS320C54xDSP芯片提供了片內(nèi)存儲(chǔ)器，包含ROM和RAM，而RAM通常有兩類：雙尋址RAM（DARAM）和單尋址RAM（SARAM），分別也可稱為雙口RAM和單口RAM?！颮AM總是安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，但也可以構(gòu)成程序存儲(chǔ)空間。★ROM一般構(gòu)成程序存儲(chǔ)空間，也可以部分地安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。使用片內(nèi)存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：無需等待周期故性能更高；比外部存儲(chǔ)器成本低、功耗小。當(dāng)片內(nèi)存儲(chǔ)器不能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)要求時(shí)，就需要擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器，擴(kuò)展存儲(chǔ)器主要分為兩類：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM），其中RAM主要指靜態(tài)RAM（SRAM）；ROM包括EPROM、EEPROM、FlashMemory等，這一類存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)用戶程序和系統(tǒng)常數(shù)表，一般映射在程序存儲(chǔ)空間?！疌54x片內(nèi)存儲(chǔ)器資源配置DSP存儲(chǔ)器’C541’C542’C543’C545’C546’C548’C549’C5402’C5410’C5416’C5420ROM程序程序/數(shù)據(jù)DARAMSARAM28K20K8K5K02K2K010K02K2k010K048K32K16K6K048K32K16K6K02K2K08K24K16K16K08K24K4K4K4K16K0

16K16K08K56K

16K16K064K64K

00032K168K

注：用戶可以將雙尋址RAM(DARAM)和單尋址RAM(SARAM)配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3.4.1存儲(chǔ)器空間★TMS320C54x存儲(chǔ)器的總存儲(chǔ)空間為192K字，由3個(gè)獨(dú)立的可選擇空間組成：64K字的程序存儲(chǔ)空間、64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和64K字的I／O空間。對于548，549，5402和5410還可以外部擴(kuò)展程序空間。★程序存儲(chǔ)器空間包括程序指令和程序中所需的常數(shù)表格；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間用于存儲(chǔ)需要程序處理的數(shù)據(jù)或程序處理后的結(jié)果；I/O空間用于與存儲(chǔ)器映射的外圍設(shè)備相連接，也可以作為附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間使用?！锲瑑?nèi)或片外的程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及外設(shè)都要映射到這三個(gè)空間。C54x可通過設(shè)置處理器工作狀態(tài)寄存器PMST中的

MP／

、OVLY和DROM三個(gè)控制位來實(shí)現(xiàn)片內(nèi)RAM是否可以映射到程序存儲(chǔ)空間、片內(nèi)ROM是否可以映射到程序儲(chǔ)存空間或程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。MP／位：決定DSP芯片使用哪種工作方式。若MP／=0，則片內(nèi)ROM映射到程序空間。若MP／=1，則片內(nèi)ROM不映射為程序空間。OVLY位：決定片內(nèi)RAM是否映射到程序存儲(chǔ)空間若OVLY=1，則片內(nèi)RAM映射為程序和數(shù)據(jù)空間。若OVLY=0，則片內(nèi)RAM只映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間而不映射為程序存儲(chǔ)空間。DROM位：決定片內(nèi)ROM是否使能映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。若DROM=1，則允許部分片內(nèi)ROM映射為數(shù)據(jù)空間。若DROM=0，則片內(nèi)ROM不映射成數(shù)據(jù)空間。不同的C54x的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)空間分配略有不同圖3-2TMS320VC5402存儲(chǔ)器分配圖（a）TMS320VC5402程序存儲(chǔ)器分配圖4K字16K字（b）TMS320VC5402數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分配圖4K字128字8K字24K字16K字3.4.2程序存儲(chǔ)器C54xDSP可尋址64K字的程序存儲(chǔ)空間(C548和C549可以擴(kuò)展到8M字)。C54xDSP的片內(nèi)ROM、雙尋址RAM(DARAM)以及單尋RAM(SARAM)，都可以通過軟件映射到程序空間。所謂映射到程序存儲(chǔ)空間，就是指把片內(nèi)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器空間對應(yīng)起來，通過訪問程序存儲(chǔ)空間就可以實(shí)現(xiàn)對這些片內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問。片內(nèi)存儲(chǔ)器映射到程序存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)就是提高了數(shù)據(jù)處理速度，因?yàn)镃PU對程序存儲(chǔ)器的訪問是在程序計(jì)數(shù)器的控制下自動(dòng)完成的。

1.程序存儲(chǔ)器的配置（PMST的設(shè)置）片內(nèi)存儲(chǔ)器是否作為程序存儲(chǔ)器，取決于軟件對處理器工作方式狀態(tài)存儲(chǔ)器PMST的狀態(tài)位MP/和OVLY的編程。（1）若當(dāng)MP／=1，OVLY=0時(shí)，TMS320C549DSP工作在微處理器模式下，片內(nèi)RAM、片內(nèi)ROM不映射到程序存儲(chǔ)空間。（2）若MP／=0，OVLY=1時(shí)，TMS320C549DSP工作在微計(jì)算機(jī)模式下，則片內(nèi)2K字ROM，片內(nèi)中斷向量分別映射到了程序存儲(chǔ)器的C000H~FEFFH,FF00H~FFFFH地址空間，片內(nèi)8K字的DARAM,24K字的SARAM分別映射到了程序存儲(chǔ)器0080H~1FFFH,2000H~7FFFH地址空間。（3）當(dāng)MP／=1，OVLY=1時(shí)，TMS320C549DSP工作在微處理器模式下，片內(nèi)ROM不映射到程序存儲(chǔ)空間，但片內(nèi)8K字DARAM,24K字的SARAM分別映射到了程序存儲(chǔ)器0080H~1FFFH,2000H~7FFFH地址空間。（4）若MP／=0，OVLY=0時(shí)，TMS320C549DSP工作在微計(jì)算機(jī)模式下，則片內(nèi)2K字ROM，片內(nèi)中斷向量分別映射到了程序存儲(chǔ)器的C000H~FEFFH,FF00H~FFFFH地址空間，但片內(nèi)DARAM，SARAM都不映射到程序存儲(chǔ)空間。

為了增強(qiáng)處理器的性能，增加執(zhí)行速度，將片內(nèi)ROM再細(xì)分為若干塊，這樣在片內(nèi)ROM的一個(gè)塊內(nèi)取指的同時(shí)，又在別的塊中讀取數(shù)據(jù)。根據(jù)C54xDSP的不同，ROM可以組織成容量為2K字、4K字或8K字的塊。以2K字為塊單位以4K字為塊單位2.復(fù)位時(shí)片內(nèi)ROM在程序存儲(chǔ)器中的映射當(dāng)處理器復(fù)位時(shí)，復(fù)位和中斷向量都映射到程序空間的FF80h。復(fù)位后，這些向量可以被重新映射到程序空間中任何一個(gè)128字頁的開頭。器件復(fù)位時(shí)，復(fù)位、中斷和陷阱中斷向量被映射到程序存儲(chǔ)器FF80H地址開始的存儲(chǔ)空間中。然而，復(fù)位后，TMS320C54x的中斷向量表可以被重新映射到程序存儲(chǔ)器中任何128字頁的開始。這樣，就可以把中斷向量表從引導(dǎo)ROM中移出，然后再根據(jù)存儲(chǔ)器意圖重新配置其地址，這對于中斷操作有著十分重要的意義。3.片內(nèi)ROM的內(nèi)容和映射C54x的片內(nèi)ROM容量有大(28K字或48K字)有小(2K字)，容量大的片內(nèi)ROM可以把用戶的程序代碼編寫進(jìn)去，然而片內(nèi)高2K字ROM中的內(nèi)容是由TI公司定義的。這2K字程序空間(F800h~FFFFh)中包含如下內(nèi)容：

1)自舉加載程序。從串行口、外部存儲(chǔ)器、I／O口、或者主機(jī)接口(如果存在的話)自舉加載。

2)256字μ律壓擴(kuò)表。

3)256字A律壓擴(kuò)表。

4)256字正弦函數(shù)值查找表。

5)中斷向量表。

注意：在C54xDSP的片內(nèi)ROM中，128字被保留用于器件的測試。寫到片內(nèi)ROM并且在片內(nèi)ROM執(zhí)行的應(yīng)用程序代碼必須保留128字(FF00h～FF7Fh)。4.擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器C548和C549采用頁擴(kuò)展方法，使其程序空間可擴(kuò)展到8192K字(8M×16b),分成128頁，每頁64K字。為了能夠訪問這種分頁擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)空間，這些芯片具有以下一些增強(qiáng)的特性：有23條地址線增加了一個(gè)額外的存儲(chǔ)器映射寄存器，即程序計(jì)數(shù)器擴(kuò)展寄存器(XPC)，芯片通過XPC的值來訪問程序存儲(chǔ)器的各個(gè)頁，包含當(dāng)前程序存儲(chǔ)器地址的高7位6條額外的指令用于尋址擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)空間，改變XPC的值當(dāng)片內(nèi)RAM安排到程序空間時(shí)，每頁程序存儲(chǔ)器分成兩部分：一部分是公共的32K字，另一部分是各自獨(dú)立的32K字，公共存儲(chǔ)區(qū)為所有頁共享，而每頁獨(dú)立的32K字存儲(chǔ)區(qū)只能按指定的頁號(hào)尋址。如果片內(nèi)ROM被尋址(MP／=0)，被尋址的片內(nèi)ROM只能在0頁，不能映射到程序存儲(chǔ)器的其它頁。擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的頁號(hào)由XPC寄存器設(shè)定。XPC映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元001Eh。在硬件復(fù)位時(shí)，XPC各位被置為0。

為了便于軟件進(jìn)行頁切換，設(shè)置了6條影響XPC的專用指令：

①

FB[D]——長跳轉(zhuǎn)指令；

②

FBACC[D]——長跳轉(zhuǎn)到累加器A或B所

指定的位置；

③

FCALA[D]——長調(diào)用累加器A或B所指

定的位置；

④

FCALL[D]——長調(diào)用指令；

⑤

FRET[D]——長返回；

⑥

FRETE[D]——帶中斷使能的長返回指令。圖2-6C5402擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器圖返回本節(jié)C5402采用頁擴(kuò)展方法，使其程序空間可擴(kuò)展到1024K字(1M×16b)。有20根地址線。C5402的程序空間分成16頁，每頁64K字3.4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器C54x的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量最多可達(dá)64K字。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包含片內(nèi)或片外的RAM，片內(nèi)的RAM映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。此外，C54x還可以通過軟件將片內(nèi)ROM映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。表2-4各種C54xDSP可用的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量(單位：K字)1．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器的配置（PMST的設(shè)置）

TMS320C54x可尋址64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間包含片內(nèi)和片外,采用內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。片內(nèi)DARAM映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。對于C54xDSP，用戶可以通過設(shè)置PMST寄存器的DROM位，將部分片內(nèi)ROM映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。這一部分片內(nèi)ROM既可以在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間使能(DROM位置1)，也可以在程序空間使能(MP/清0)。復(fù)位時(shí)，處理器將DROM位清0。

當(dāng)DAGEN產(chǎn)生的數(shù)據(jù)地址處于內(nèi)部存儲(chǔ)器的范圍內(nèi)時(shí)，CPU直接對內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址。

當(dāng)DAGEN產(chǎn)生的數(shù)據(jù)地址不在內(nèi)部存儲(chǔ)器的范圍內(nèi)時(shí)，CPU自動(dòng)對外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址。

2.片內(nèi)的RAM的組織為了提高處理器的性能，片內(nèi)RAM也細(xì)分成若干塊。分塊后，用戶可以在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)從同一塊DARAM取出兩個(gè)操作數(shù)，并將數(shù)據(jù)寫入到另一塊DARAM中，但一個(gè)SARAM塊在一個(gè)機(jī)器周期只能被訪問一次。C54xDSP內(nèi)的RAM的分塊組織見圖2-15所示。

8K

8K

0060H

1FFFH

2000H

3FFFH

圖2-15C5402的RAM分塊圖8K字的DARAM24K字的SARAM6K字的DARAM10K字的DARAM5K字的DARAM64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間包括存儲(chǔ)器映射寄存器，所有C54xDSP上的DARAM的起始1K字的塊包括存儲(chǔ)器映射CPU寄存器（0000H-001FH）和外設(shè)寄存器（0020H-005FH），32字的暫存存儲(chǔ)器DARAM（0060H-007FH）和896字的DARAM（0080H-03FFH）。C54x內(nèi)部RAM前1K的配置：0380H~03FFH0300H~037FH0280H~02FFH0200H~027FH0180H~01FFH0100H~017FH0080H~00FFH0060H~007FH0200H~005FH0000H~001FH存儲(chǔ)器映射的CPU寄存器存儲(chǔ)器映像的CPU寄存器，特殊功能寄存器0000~001FH：特殊功能寄存器存儲(chǔ)器映射的外設(shè)寄存器存儲(chǔ)器映射的外設(shè)寄存器0020~005FH：外設(shè)寄存器暫存器SPRAM(DP=0)32字暫存寄存器SPRAM0060~007FH：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：7個(gè)DARAM數(shù)據(jù)塊。3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器映射寄存器

特殊功能寄存器

功能：主要用于程序的運(yùn)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(gè)，CPU訪問這些寄存器時(shí)，不需要插入等待時(shí)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。

包括串行口通信控制寄存器組、定時(shí)器定時(shí)控制寄存器組、時(shí)鐘周期設(shè)定寄存器組等。訪問它們需使用專門的外設(shè)總線結(jié)構(gòu)。

暫存器SPRAM

功能：用來暫存變量。地址范圍：0060H~007FH。

地址符號(hào)寄存器名稱地址符號(hào)寄存器名稱00H

IMR中斷屏蔽寄存器10HAR0輔助寄存器001H

IFR中斷標(biāo)志寄存器11H

AR1輔助寄存器102H

保留(用于測試)12HAR2輔助寄存器203H保留(用于測試)13H

AR3輔助寄存器304H保留(用于測試)14H

AR4輔助寄存器405H保留(用于測試)15HAR5輔助寄存器506H

ST0狀態(tài)寄存器016H

AR6輔助寄存器607H

ST1狀態(tài)寄存器117H

AR7輔助寄存器708H

AL累加器A低字(15~0位)18H

SP堆棧指針09H

AH累加器A高字(31~16位)19H

BK循環(huán)緩沖區(qū)長度寄存器0AH

AG累加器A保護(hù)位(39~32位)1AH

BRC塊重復(fù)計(jì)數(shù)器0BH

BL累加器B低字(15~0位)1BH

RSA塊重復(fù)起始地址寄存器0CH

BH累加器B高字(31~16位)1CHREA塊重復(fù)結(jié)束地址寄存器0DH

BG累加器B保護(hù)位(39~32位)1DHPMST處理器模式狀態(tài)寄存器0EH

T暫存寄存器1EHXPC程序計(jì)數(shù)器擴(kuò)展寄存器0FH

TRN狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器1FH保留特殊功能寄存器注：程序計(jì)數(shù)器擴(kuò)展寄存器（XPC）僅C548、C549、C5402、C5410、C5420有第2章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2．存儲(chǔ)器映像寄存器

片內(nèi)外設(shè)寄存器存在于一個(gè)專用的外設(shè)總線結(jié)構(gòu)中，它可以發(fā)送數(shù)據(jù)至外設(shè)總線或者從外設(shè)中接收數(shù)據(jù)。設(shè)置或清除寄存器的控制位可以激活、屏蔽或者重新配置外設(shè)狀態(tài)。

不同型號(hào)的芯片具有不同的片內(nèi)外設(shè)寄存器?！疌549片內(nèi)外設(shè)寄存器地址符號(hào)寄存器名稱地址符號(hào)寄存器名稱20H

BDRR0緩沖串行口0數(shù)據(jù)接收寄存器35HTRAD

TDM串行口接收地址寄存器

21HBDXR0緩沖串行口0數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器36~37H保留22H

BSPC0緩沖串行口0控制寄存器38HAXR0

ABU0發(fā)送地址寄存器23H

BSPCE0緩沖串行口0控制擴(kuò)展寄存器39H

BKX0

ABU0發(fā)送緩沖范圍寄存器24H

TIM定時(shí)設(shè)定寄存器3AH

ARR0

ABU0接收地址寄存器25H

PRD定時(shí)周期寄存器3BHBKR0

ABU0接收緩沖范圍寄存器26H

TCR定時(shí)控制寄存器3CH

AXR1

ABU1發(fā)送地址寄存器27H保留3DH

BKX1

ABU1發(fā)送緩沖范圍寄存器28HSWWSR軟件等待狀態(tài)寄存器3EH

ARR1

ABU1接收地址寄存器29HBSCR多路開關(guān)控制寄存器3FH

BKR1

ABU1接收緩沖范圍寄存器2A~2BH

保留40H

BDRR1緩沖串行口1數(shù)據(jù)接收寄存器2CH

HPIC主機(jī)口（HPI）控制寄存器41H

BDXR1緩沖串行口1數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器2D~2FH

保留42HBSPC1緩沖串行口1控制寄存器30H

TRCV

TDM串行口數(shù)據(jù)接收寄存器43HBSPCE1緩沖串行口1控制擴(kuò)展寄存器31HTDXR

TDM串行口數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器44~57H保留32HTSPCTDM串行口控制寄存器58HCLKMD時(shí)鐘模式寄存器33H

TCSR

TDM串行口通道選擇寄存器

59~5FH

保留34H

TRTA

TDM串行口接收發(fā)送寄存器

3.4.4I/O存儲(chǔ)器除程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間外，C54x系列器件還提供了64K字的I/O存儲(chǔ)器空間（0000h～FFFFh），I/O空間都位于片外。I/O空間的作用是與片外設(shè)備連接，所以利用它可以擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。

采用IOSTRB、R/W、IS等信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)對外部I/O設(shè)備的訪問。有兩條指令PORTR和PORTW可以對I/O存儲(chǔ)器空間數(shù)據(jù)的存取。I/O空間的讀寫時(shí)序與程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間有很大不同，這有助于訪問單獨(dú)I/O映射的設(shè)備而不是存儲(chǔ)器。

TMS320C54x還有一個(gè)可屏蔽存儲(chǔ)器保護(hù)選項(xiàng)，用來保護(hù)片內(nèi)存儲(chǔ)器的內(nèi)容。當(dāng)選定這項(xiàng)時(shí)，所有外部產(chǎn)生的指令都不能訪問片內(nèi)存儲(chǔ)器空間。返回本節(jié)3.5TMS320C54xDSP片內(nèi)外設(shè)TMS320C54xDSP的CPU都是相同的，由x所表示的子系列器件的差別在于其片內(nèi)外圍電路的不同。下面介紹幾種常見的片內(nèi)外設(shè)。1．中斷系統(tǒng)2．定時(shí)器3．主機(jī)接口（HPI）4．串行口5.外部總線結(jié)構(gòu)返回首頁3.5.1中斷系統(tǒng)

中斷系統(tǒng)是DSP應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作和多任務(wù)多進(jìn)程操作的關(guān)鍵部分。

’C54x的中斷系統(tǒng)根據(jù)芯片型號(hào)的不同，提供了24~27個(gè)硬件及軟件中斷源，分為11~14個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)多層任務(wù)嵌套。

中斷是指CPU暫時(shí)停止當(dāng)前程序的執(zhí)行，而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并在服務(wù)完成后自動(dòng)返回原程序執(zhí)行的過程。

1.中斷類型

軟件中斷

硬件中斷

——

由程序指令產(chǎn)生的中斷。

如：INTR、TRAP或RESET。

——

由外圍設(shè)備信號(hào)產(chǎn)生的中斷。

硬件中斷①受外部中斷引腳信號(hào)觸發(fā)的外部硬件中斷：RS和NMI引腳，INT0-INT3引腳

②受片內(nèi)外設(shè)電路信號(hào)觸發(fā)的內(nèi)部硬件中斷：串行口中斷：接收中斷：BRINT0、BRINT1發(fā)送中斷:BXINT0、BXINT1定時(shí)器中斷：TINT0、TINT1DMA中斷：DMAC5~DMAC0HPI中斷：HPINT

從引起中斷的來源分：

不論是軟件中斷還是硬件中斷，’C54x的中斷都可以分成兩大類。

①

可屏蔽中斷

②

非屏蔽中斷

1）可屏蔽中斷

可用軟件設(shè)置來屏蔽或開放的中斷，即通過對中斷屏蔽寄存器（IMR）中的相應(yīng)位和狀態(tài)寄存器（ST1）中的中斷允許控制位INTM編程來屏蔽或開放中斷。

TMS320C54xDSP最多可支持16個(gè)用戶可屏蔽中斷。

VC5402共有13個(gè)可屏蔽中斷：INT3~INT0

——

外部中斷

BRINT0、BXINT0BRINT1、BXINT1

——

串行口中斷

TINT0、TINT1

——

定時(shí)器中斷

DMAC4、DMAC5

——

DMA中斷

HPINT——

HPI中斷

中斷分類無法用軟件屏蔽，一旦發(fā)生，CPU立即響應(yīng)，從主程序轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序（ISP）。C54x的非屏蔽中斷包括：①所有的軟件中斷②兩個(gè)外部硬件中斷（RS和NMI）。

2）非屏蔽中斷

RS：

是一個(gè)對C54x所有操作方式產(chǎn)生影響的非屏蔽中斷。

NMI：

不會(huì)對C54x的任何操作方式產(chǎn)生影響。當(dāng)中斷響應(yīng)時(shí)，所有其他中斷將被禁止。

中斷向量中存放對應(yīng)中斷服務(wù)程序的入口地址，采用中斷向量來確定CPU響應(yīng)每個(gè)中斷時(shí)程序指針（PC）的跳轉(zhuǎn)地址。C5000，C6000等系列DSP芯片都采用了軟件可重定位中斷向量形式。TMS320C54xDSP給每個(gè)中斷源都分配一個(gè)確定的中斷向量號(hào)。所有的中斷向量放在一起就是中斷向量表。TMS320C54xDSP在中斷向量表中為每個(gè)中斷向量提供了4個(gè)字的存儲(chǔ)空間用于對應(yīng)中斷服務(wù)程序的存放。2.中斷向量

當(dāng)同時(shí)有多個(gè)中斷出現(xiàn)時(shí)，’C54x將按照中斷優(yōu)先級(jí)別的高低對它們進(jìn)行中斷響應(yīng)。VC5402中斷源和優(yōu)先級(jí)中斷序號(hào)

中斷名稱

中斷地址

中斷優(yōu)先級(jí)

功能

0RS/SINTR00H1復(fù)位(硬件和軟件復(fù)位)

1NMI/SINT1604H2不可屏蔽中斷

2SINT1708H——軟件中斷#17

3SINT180CH——軟件中斷#184SINT1910H——軟件中斷#195SINT2014H——軟件中斷#206SINT2118H——軟件中斷#217SINT221CH——軟件中斷#22VC5402中斷源和優(yōu)先級(jí)中斷序號(hào)

中斷名稱

中斷地址

中斷優(yōu)先級(jí)

功能

8SINT2320H——軟件中斷#239SINT2424H——軟件中斷#2410SINT2528H——軟件中斷#25

11SINT262CH——軟件中斷#2612SINT2730H——軟件中斷#2713SINT2834H——軟件中斷#2814SINT2938H——軟件中斷#2915SINT303CH——軟件中斷#30VC5402中斷源和優(yōu)先級(jí)中斷序號(hào)

中斷名稱

中斷地址

中斷優(yōu)先級(jí)

功能

16INT0/SINT040H3外部用戶中斷#0

17INT1/SINT144H4外部用戶中斷#1

18INT2/SINT248H5外部用戶中斷#219TINT0/SINT34CH6內(nèi)部定時(shí)器0中斷

20

BRINT0/SINT4

50H7緩沖串口McBSP0接收中斷

21

BXINT0/SINT5

54H8緩沖串口McBSP0發(fā)送中斷

22保留(DMAC0)/SINT6

58H9保留(默認(rèn))或DMA通道0中斷，由DMPREC寄存器選擇

VC5402中斷源和優(yōu)先級(jí)中斷序號(hào)

中斷名稱

中斷地址

中斷優(yōu)先級(jí)

功能

23

TINT1(DMAC1)/SINT7

5CH10內(nèi)部定時(shí)器1中斷(默認(rèn))或DMA通道1中斷，由DMPREC寄存器選擇24INT3/SINT8

60H11外部用戶中斷#325

HPINT/SINT9

64H12HPI中斷26BRINT1(DMAC2)/SINT10

68H13緩沖串口McBSP1接收中斷(默認(rèn))或DMA通道2中斷，由DMPREC寄存器選擇

27BXINT1(DMAC3)/SINT116CH14緩沖串口McBSP1發(fā)送中斷(默認(rèn))或DMA通道3中斷，由DMPREC寄存器選擇

VC5402中斷源和優(yōu)先級(jí)中斷序號(hào)

中斷名稱

中斷地址

中斷優(yōu)先級(jí)

功能

28

DMAC4/SINT12

70H

15DMA通道4中斷29

DMAC5/SINT13

74H16DMA通道5中斷

HPINT/SINT9

78H~7FH——保留中斷向量地址

中斷向量可以映射到程序存儲(chǔ)器的任何128字頁面的起始位置，除保留區(qū)域外。C54x的中斷向量地址是由PMST寄存器中的IPTR(9位中斷向量指針)和左移2位后的中斷向量號(hào)所組成。

中斷向量地址=IPTR+(左移2位的中斷向量序號(hào))

例如，IPTR=0001H，INT0的中斷向量序號(hào)為10H，中斷向量的地址為00C0H。

中斷向量地址=0

00000001100

0000

=00C0H復(fù)位時(shí)，IPTR為全1(IPTR=1FFh)，并按此值將復(fù)位向量映像到程序存儲(chǔ)器的511頁空間。此時(shí)，IPTR=1FFh=111111111b，由表查得復(fù)位的中斷序號(hào)為0，因此復(fù)位所對應(yīng)的中斷地址為：硬件復(fù)位后的開始地址為0FF80h。除硬件復(fù)位向量外，其它的中斷向量，只要改變IPTR位的值，都可以重新安排它們的地址。

例如，SINTR中斷，用0001h加載IPTR，IPTR=0001h=000000001b，由表查得SINTR中斷序號(hào)為0h=00000b，左移2位后仍為0h=0000000b。即此時(shí)中斷向量被移到從0080h單元開始的程序存儲(chǔ)器空間中斷向量表程序.sect“.vectors”

；定義段的名稱為vectors，使后面的代碼和數(shù)據(jù)與該段相關(guān)聯(lián).refstart；程序入口，主程序中必須有start標(biāo)號(hào)

.align0x80；將段程序計(jì)數(shù)器對準(zhǔn)128字的邊界，確保在偽指令后的代碼開始于第X個(gè)字或頁面邊界RESET:；復(fù)位中斷，優(yōu)先級(jí)最高

BDstart；執(zhí)行完該語句下面的一條語句后，跳轉(zhuǎn)到start處

STM#200，SP；設(shè)置堆棧大小為200個(gè)字nmi:RETE；NMI非屏蔽中斷返回，下面依次為VC5402的各個(gè)中斷

NOPNOPNOP；程序內(nèi)部的軟件中斷，每個(gè)中斷占4個(gè)字sint17.space4*16；.space開辟空間（單位：bit）sint18.space4*16sint19.space4*16程序中需要響應(yīng)中斷處理時(shí)，應(yīng)將中斷向量表文件加入到工程中去。這個(gè)文件的格式比較固定，下面給出一個(gè)中斷向量表文件的例程。sint20.space4*16Sint21.space4*16sint22.space4*16sint23.space4*16Sint24.space4*16Sint25.space4*16sint26.space4*16Sint27.space4*16sint28.space4*16sint29.space4*16Sint30.space4*16int0:Bint_program；外部中斷0入口點(diǎn)，響應(yīng)中斷跳到標(biāo)號(hào)int_program,在主程序中必須有這個(gè)標(biāo)號(hào)

nopnopnopint1:RETE;外部中斷1nopnopnopint2:RETE;外部中斷2nopnopnoptint:RETE;定時(shí)器中斷

nopnopnoprint0:RETE;串口0接收中斷

nopnopnopxint0:RETE;串口0發(fā)送中斷

nopnopnoprint1:RETE;串口1接收中斷

nopnopnopxint1:RETE;串口1發(fā)送中斷

nopnopnopint3:RETE;外部中斷3nopnopnop.end

’C54x中斷系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)中斷管理寄存器，分別為中斷標(biāo)志寄存器IFR和中斷屏蔽寄存器IMR。

3.中斷寄存器

1)

中斷標(biāo)志寄存器IFR（0001H）中斷標(biāo)志寄存器IFR是一個(gè)存儲(chǔ)器映射寄存器,包含所有可屏蔽中斷的標(biāo)志位，對各硬件中斷請求進(jìn)行標(biāo)志,當(dāng)一個(gè)中斷出現(xiàn)時(shí),IFR中的相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1,直到CPU識(shí)別該中斷為止。對IFR來說，某位為1表示DSP收到了一個(gè)相應(yīng)的中斷請求，用軟件將IFR某位置1，等效于DSP收到了一個(gè)中斷請求。

’C5402中斷標(biāo)志寄存器IFR的結(jié)構(gòu):15

141312111098保留DMAC5DMAC4BXINT1BRINT1HPINTINT376543210TINT1DMAC0BXINT0BRINT0TINT0INT2INT1INT0

中斷標(biāo)志寄存器IFR各位的功能。

位

名稱功能

位

名稱功能

15~14保留保留位，總是06DMAC0DMA通道0中斷標(biāo)志13DMAC5DMA通道5中斷標(biāo)志5BXINT0緩沖串口發(fā)送中斷0標(biāo)志12DMAC4DMA通道4中斷標(biāo)志4BRINT0緩沖串口接收中斷0標(biāo)志11BXINT1緩沖串口發(fā)送中斷1標(biāo)志3TINT0定時(shí)器中斷0標(biāo)志10BRINT1緩沖串口接收中斷1標(biāo)志2INT2外部中斷2標(biāo)志9HPINTHPI中斷標(biāo)志1INT1外部中斷1標(biāo)志8INT3外部中斷3標(biāo)志0INT0外部中斷0標(biāo)志7TINT1定時(shí)器中斷1標(biāo)志

在C54x系列芯片中，IFR中5~0位對應(yīng)的中斷源完全相同，分別為外部中斷和通信中斷標(biāo)志寄存位，而15~6位中斷源根據(jù)芯片的不同，定義的中斷源類型不同。有三種情況將清除中斷標(biāo)志：

①

軟件和硬件復(fù)位，即C54x的復(fù)位引腳RS=0；

②

將1寫到IFR中的適當(dāng)位（相應(yīng)位變成0），相應(yīng)的尚未處理完的中斷被清除；③

使用相應(yīng)的中斷號(hào)響應(yīng)該中斷，

即執(zhí)行INTR#K指令。

2)

中斷屏蔽寄存器IMR(0000H)

中斷屏蔽寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)器映射寄存器，主要用于控制硬件中斷的屏蔽和開放。

當(dāng)狀態(tài)寄存器ST1中的INTM位為0，IMR中的某位置1時(shí)，開放相應(yīng)的中斷。復(fù)位時(shí)，IMR均設(shè)為0.

中斷屏蔽寄存器IMR的結(jié)構(gòu)與IFR完全一致:15

141312111098保留DMAC5DMAC4BXINT1BRINT1HPINTINT376543210TINT1DMAC0BXINT0BRINT0TINT0INT2INT1INT0用戶可以對IMR寄存器進(jìn)行讀寫操作。通過讀IMR可以檢查某個(gè)中斷是否被屏蔽，通過寫IMR可以屏蔽或開放某個(gè)中斷，在IMR位置0，則屏蔽該中斷。中斷控制主要是屏蔽某些中斷，避免其他中斷對當(dāng)前運(yùn)行程序的干擾，以及防止同級(jí)中斷之間的響應(yīng)競爭。4.中斷處理的步驟

1）接收中斷請求一個(gè)中斷可由硬件設(shè)備（引腳或片內(nèi)外設(shè)）或軟件指令提出請求。如果中斷源正在請求一個(gè)可屏蔽中斷，IFR寄存器中相應(yīng)的中斷標(biāo)志位都會(huì)被置1。當(dāng)相應(yīng)的中斷響應(yīng)后，該標(biāo)志位自動(dòng)被清除。軟件中斷是由程序指令產(chǎn)生的中斷請求，當(dāng)軟件中斷請求時(shí)，一般為下列情形之一：

INTR指令：允許執(zhí)行任何的可屏蔽中斷，包括用戶定義的中斷(從SINT0到SINT30)；

TRAP指令：與INTR指令相同，但不影響狀態(tài)寄存器ST1的中斷方式(INTM)位；

RESET指令：可在程序的任何時(shí)候產(chǎn)生，使處理器返回一個(gè)預(yù)定狀態(tài)。復(fù)位指令影響ST0,ST1寄存器，但對PMST寄存器沒影響。

對于軟件中斷和非屏蔽硬件中斷，CPU將立即響應(yīng)，進(jìn)入相應(yīng)中斷服務(wù)程序。對于可屏蔽中斷，只要滿足以下3種條件后CPU才能響應(yīng)中斷。2）中斷響應(yīng)

①

當(dāng)前中斷優(yōu)先級(jí)最高。

’C54x按照中斷優(yōu)先級(jí)響應(yīng)中斷請求。

②

INTM位清0。

當(dāng)INTM=0，所有可屏蔽中斷被使能。當(dāng)INTM=1，所有可屏蔽中斷被禁止。

③

IMR屏蔽位為1。

在IMR中，中斷的相應(yīng)位為1,表明允許該中斷。

滿足上述條件后，CPU響應(yīng)中斷，終止當(dāng)前正進(jìn)行的操作，指令計(jì)數(shù)器PC自動(dòng)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷向量地址，取出中斷服務(wù)程序地址，并發(fā)出硬件中斷響應(yīng)信號(hào)IACK，而清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志位。3）執(zhí)行中斷服務(wù)程序

①

保護(hù)現(xiàn)場，將程序計(jì)數(shù)器PC值壓入堆棧；

②

將中斷向量的地址加載到PC；③

從中斷向量所指定的地址開始取指；④

執(zhí)行分支轉(zhuǎn)移，進(jìn)入中斷服務(wù)程序；⑤

執(zhí)行中斷服務(wù)程序直到出現(xiàn)返回指令；

⑥

從堆棧中彈出返回地址，加載到PC中；⑦

繼續(xù)執(zhí)行主程序。CPU響應(yīng)中斷后，DSP執(zhí)行中斷向量地址所指向的分支轉(zhuǎn)移指令，并執(zhí)行中斷服務(wù)程序，具體步驟如下：

注意：在中斷響應(yīng)時(shí)，程序擴(kuò)展寄存器XPC不會(huì)自動(dòng)壓入堆棧。(若ISR在程序空間的擴(kuò)展頁上，程序須用軟件將XPC壓入堆棧，此時(shí)中斷返回必須使用FRET[D]遠(yuǎn)程返回指令。一般建議中斷服務(wù)程序放在DSP片內(nèi)程序空間。建議進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，只執(zhí)行改變堆棧頂PC值的修改，返回到程序中即可，最后跳轉(zhuǎn)到中斷點(diǎn)。4）保存中斷上下文當(dāng)執(zhí)行一個(gè)中斷服務(wù)程序時(shí)，有些寄存器必須保存在堆棧中。當(dāng)程序從ISR返回時(shí)，用戶軟件代碼必須恢復(fù)這些寄存器的上下文。

使用堆棧操作指令可以將這些寄存器傳送到堆棧中，或者從堆棧中取出。

PSHM指令：將MMR寄存器中的內(nèi)容傳送到堆棧中；

POPM指令：從堆棧中讀出的數(shù)據(jù)傳送到MMR寄存器中；PSHD指令：將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳送到堆棧；

POPD指令：從堆棧中讀出的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中.

當(dāng)保存和恢復(fù)上下文時(shí)，應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：

①當(dāng)使用堆棧保存上下文時(shí)，必須按相反的方向執(zhí)行恢復(fù)；②寄存器BRC應(yīng)在ST1的BRAF位之前恢復(fù)，否則，若在恢復(fù)BRC之前，中斷服務(wù)程序中的BRC=0，則先前恢復(fù)的BRAF位會(huì)被清0。

5.中斷操作流程

(1)可屏蔽中斷操作過程：

設(shè)置IFR寄存器的相應(yīng)標(biāo)志位；

測試中斷響應(yīng)條件；

當(dāng)中斷響應(yīng)后，清除相應(yīng)的標(biāo)志位，屏蔽其他可屏蔽中斷；

PC值保存到堆棧中；

分支轉(zhuǎn)移執(zhí)行中斷服務(wù)程序；

中斷返回，將返回地址從堆棧中彈出給PC；

CPU繼續(xù)執(zhí)行主程序。

(2)非屏蔽中斷操作過程：

CPU立刻響應(yīng)該中斷，產(chǎn)生中斷響應(yīng)信號(hào)；

如果中斷是由RS、NMI或INTR指令請求的，則INTM位被置1；

若INTR指令已經(jīng)請求了一個(gè)可屏蔽中斷，則相應(yīng)的標(biāo)志位被清零；

PC值保存到堆棧中；

分支轉(zhuǎn)移執(zhí)行中斷服務(wù)程序；

中斷返回，將返回地址從堆棧中彈出給PC；

CPU繼續(xù)執(zhí)行主程序。

在工業(yè)應(yīng)用中，計(jì)數(shù)器和定時(shí)器常用于檢測和控制中的時(shí)序協(xié)調(diào)及控制。

’C54x的片內(nèi)定時(shí)器是一個(gè)可編程的定時(shí)器，可用于周期地產(chǎn)生中斷。定時(shí)器的最高分辨率為處理器的CPU時(shí)鐘速度。通過帶4位預(yù)定標(biāo)器的16位計(jì)數(shù)器，可以獲得較大范圍的定時(shí)頻率。

3.5.2定時(shí)器

’C54x的定時(shí)器是一個(gè)帶有4位預(yù)分頻器的16位可軟件編程減法計(jì)數(shù)器。

這個(gè)減法計(jì)數(shù)器每來1個(gè)時(shí)鐘周期自動(dòng)減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)產(chǎn)生定時(shí)中斷。

通過編程設(shè)置特定的狀態(tài)可使定時(shí)器停止、恢復(fù)運(yùn)行、復(fù)位或禁止。

定時(shí)器硬件上主要由3個(gè)16位存儲(chǔ)器映射寄存器【定時(shí)寄存器TIM、定時(shí)周期寄存器PRD、定時(shí)控制寄存器TCR】及相應(yīng)的邏輯控制電路組成。

寄存器TIM、PRD和TCR映射到存儲(chǔ)器的地址分別為0024H、0025H和0026H。1.定時(shí)器結(jié)構(gòu)

(1).定時(shí)器的組成

主定時(shí)器模塊預(yù)定標(biāo)器模塊周期寄存器PRD定時(shí)寄存器TIM借位13預(yù)定標(biāo)計(jì)數(shù)器PSC借位預(yù)定標(biāo)分頻系數(shù)TDDR12111&SRESETTRBCLKOUTTSSTINTTOUTTMS320C54xDSP片內(nèi)定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖主定時(shí)器模塊：由PRD和TIM組成預(yù)定標(biāo)器模塊：由TCR的TDDR和PSC位域組成定時(shí)器由CPU提供時(shí)鐘邏輯控制電路：由三個(gè)或門和一個(gè)與門組成。復(fù)位SRESET和TRB：①通過或門1、3控制TIM的加載計(jì)數(shù)；②通過或門1、2控制PSC的加載計(jì)數(shù)。停止控制位TSS：通過與門屏蔽CLKOUT信號(hào)來控制定時(shí)器的啟動(dòng)。TINT——外部定時(shí)中斷，定時(shí)時(shí)間到發(fā)中斷；TOUT——定時(shí)輸出，輸出定時(shí)波形。表3-1定時(shí)器的三個(gè)16位寄存器Timer0地址Timer1地址（僅C5402有）寄存器說明0024H0030HTIM定時(shí)器寄存器，減1計(jì)數(shù)器，每計(jì)數(shù)一次自動(dòng)減10025H0031HPRD定時(shí)器周期寄存器，時(shí)間常數(shù)寄存器，用于重載TIM的值。當(dāng)TIM減為0后，CPU自動(dòng)將PRD的值裝入TIM0026H0032HTCR定時(shí)器控制寄存器，包含定時(shí)器的控制和狀態(tài)位*定時(shí)控制寄存器TCR

16位存儲(chǔ)器映射寄存器，包含定時(shí)器的控制位和狀態(tài)位。15~1211109~6543~0TCR0026h保留

Soft

Free

PSC

TRB

TSS

TDDR

保留位軟件調(diào)試控制位

預(yù)定標(biāo)計(jì)數(shù)器

重新加載位停止?fàn)顟B(tài)位分頻系數(shù)TCR位結(jié)構(gòu)圖表3-2定時(shí)器控制寄存器（TCR）的功能定時(shí)器可以通過啟動(dòng)定時(shí)控制寄存器(TCR)完成以下操作：●設(shè)定定時(shí)器的工作方式(Soft、Free)；●設(shè)定預(yù)定標(biāo)計(jì)數(shù)器中的當(dāng)前數(shù)值（PSC）；●啟動(dòng)或停止定時(shí)器(TSS)；●重新裝載定時(shí)器(TRB)；●設(shè)置定時(shí)器的分頻值（TDDR）。

定時(shí)器的工作過程：由邏輯控制電路控制定時(shí)器運(yùn)行。①

定時(shí)分頻系數(shù)和周期數(shù)分別裝入TCR和PRD寄存器中；②

每來一個(gè)定時(shí)脈沖CLKOUT，計(jì)數(shù)器PSC減1；③

當(dāng)PSC減至0時(shí)，PSC產(chǎn)生借位信號(hào)；④在PSC的借位信號(hào)作用下，TIM減1計(jì)數(shù)，同時(shí)將分頻系數(shù)裝入PSC，重新計(jì)數(shù)；⑤

當(dāng)TIM減到0時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，由借位產(chǎn)生定時(shí)中斷TINT和定時(shí)輸出TOUT，并將PRD中的時(shí)間常數(shù)重新裝入TIM。定時(shí)中斷的周期=

CLKOUT×（TDDR＋1）×（PRD＋1）其中：CLKOUT－CPU時(shí)鐘周期TDDR－定時(shí)器分頻系數(shù)PRD－定時(shí)器時(shí)間常數(shù)讀TIM和TCR寄存器，可以知道定時(shí)器中的當(dāng)前值和預(yù)定標(biāo)計(jì)數(shù)器中的當(dāng)前值。由于讀這兩個(gè)寄存器要用兩條指令，就有可能在兩次讀之間發(fā)生讀數(shù)變化。若需要精確的定時(shí)測量，應(yīng)在讀這兩值之前先關(guān)閉定時(shí)器。用定時(shí)器可以產(chǎn)生外圍電路(如模擬接口電路)所需的采樣時(shí)鐘信號(hào)。一種方法是直接利用引腳TOUT的輸出信號(hào)；另一種方法是利用中斷，周期地讀一個(gè)寄存器。2.定時(shí)時(shí)間3.定時(shí)器的用法關(guān)閉定時(shí)器：只要將TCR的TSS位置1，切斷時(shí)鐘輸入，定時(shí)器停止工作，減小功耗定時(shí)器初始化：（1）將TCR的TSS位置1（關(guān)閉定時(shí)器）（2）加載PRD（3）加載TCR（使TDDR初始化，令TSS位為0，TRB位置1），啟動(dòng)定時(shí)器開放定時(shí)中斷：（1）將IFR中的TINT位置1，清除尚未處理完的定時(shí)器中斷（2）將IMR中的TINT位置1，開放定時(shí)中斷（3）將ST1中的INTM位清0，從整體上開放中斷復(fù)位時(shí):TIM和PRD都置成FFFFH，定時(shí)器的分頻系數(shù)TDDR置0，定時(shí)器開始工作*【例】定時(shí)器自動(dòng)裝載定時(shí)。TSS=0:啟動(dòng)定時(shí)器；TRB=1:自動(dòng)裝載；TDDR=Ah:分頻系數(shù)10

soft=1，free=0:計(jì)數(shù)器減至0時(shí)，停止工作；TCR=0AAAH。定時(shí)周期：0101H；清除尚未處理完的定時(shí)器中斷：IFR=0008H；

開放定時(shí)器中斷：IMR=0008H。

STM#0000H，SWWSR

；不插等待時(shí)間STM#0010H，TCR

；TSS=0關(guān)閉定時(shí)器

STM#0101H，PRD

；加載周期寄存器(PRD)

STM#0AAAH，TCR；裝入定時(shí)器控制字，啟動(dòng)定時(shí)器

STM#0080H，IFR；消除尚未處理完的定時(shí)器中斷

STM#0080H，IMR

；開放定時(shí)器中斷

RSBXINTM；開放中斷返回本節(jié)3.5.3主機(jī)接口主機(jī)接口(HPI，HostPortInterface)是C54xDSP系列定點(diǎn)芯片內(nèi)部具有的一種并行接口部件，

通過它可以連接到標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線。主機(jī)接口通常在主機(jī)和DSP內(nèi)核之間共享一塊可以訪問的位于DSP器件上的存儲(chǔ)器。TMS320C54xDSP上配置的是一個(gè)8位HPI接口,其內(nèi)部簡化框圖如圖3-23所示。主機(jī)和DSP可獨(dú)立地對HPI接口操作，通過主機(jī)接口，可實(shí)現(xiàn)主機(jī)與DSP片內(nèi)存儲(chǔ)器之間信息的高速交換。主機(jī)是HPI的主控者，HPI作為一個(gè)外設(shè)與主機(jī)相連接，使主機(jī)的訪問操作很容易。主機(jī)接口包括一個(gè)8比特的雙向數(shù)據(jù)總線、各種控制信號(hào)及3個(gè)寄存器（HPIC、HPIA和HPID）。片外的主機(jī)通過修改HPI控制寄存器（HPIC）設(shè)置HPI的工作方式，通過設(shè)置HPI地址寄存器（HPIA）來指定要訪問的片內(nèi)RAM單元，通過讀/寫數(shù)據(jù)鎖存器（HPID）來對指定存儲(chǔ)器單元讀/寫。主機(jī)通過HCNTL0、HCNTLl管腳電平選擇3個(gè)寄存器中的一個(gè)。主機(jī)和C54xDSP都可以訪問HPIC。圖3-23TMS320C54xDSPHPI內(nèi)部簡化框圖地址寄存器

HPI的外部接口為8位的總線，通過兩個(gè)連續(xù)的8位字節(jié)組合在一起形成一個(gè)16位字，HPI就可為C54xDSP提供16位的數(shù)。當(dāng)主機(jī)使用HPI寄存器執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，HPI控制邏輯自動(dòng)執(zhí)行對一個(gè)專用2K字的C54xDSP內(nèi)部的雙尋址RAM的訪問，以完成數(shù)據(jù)處理。然后C54xDSP可以在它的存儲(chǔ)器空間讀寫數(shù)據(jù)。HPIRAM也可以用作通用目標(biāo)雙尋址數(shù)據(jù)或程序RAM。圖3.24主機(jī)與TMS320C54xDSP主機(jī)接口的連接

主機(jī)的接口采用8條數(shù)據(jù)線、兩條地址線、一條讀/寫線和一條數(shù)據(jù)鎖存和選通線，還有一個(gè)中斷連接以使DSP能向主機(jī)提出新的數(shù)據(jù)申請，雖然沒有主機(jī)向DSP申請的中斷連接，但在主機(jī)寫新數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生主機(jī)向DSP的中斷申請。HPI與主機(jī)的連接*表3-29HPI-8接口信號(hào)名稱及其功能返回本節(jié)3.5.4串行口

’C54x為用戶提供了豐富的同步串行口，可與雙向串口器件實(shí)現(xiàn)高效的串行通信。

’C54x的串行口有四種類型：

標(biāo)準(zhǔn)同步串口SP緩沖同步串口BSP多路緩沖串口McBSP時(shí)分多路同步串口TMD

功能是提供器件內(nèi)外數(shù)據(jù)的串行通信，串行通信是指發(fā)送器將并行數(shù)據(jù)逐位移出成為串行數(shù)據(jù)流