DSP第二章TMS320LF240x硬件結構課件

第2章

TMS320LF240x硬件結構2.1.1CPU先進的多總線結構。32位中央算術邏輯運算單元（CALU）。16位×16位的硬件乘法器（MUL）。32位累加器（ACC）。輸入與輸出定標寄存器。乘積定標移位器。2.1TMS320LF240x的特點64K字程序存儲器、64K字數(shù)據(jù)存儲器以及64K字I/O空間。2.1.2存儲器2.1.4片內外設看門狗（WD）定時器模塊。數(shù)字輸入輸出（I/O）模塊。事件管理器（EV）模塊。模數(shù)轉換器（ADC）模塊。串行通訊接口（SCI）模塊。串行外設接口（SPI）模塊。CAN控制器模塊。采用高性能靜態(tài)CMOS技術，供電電壓為3.3V?？捎肐DLE指令進入低功耗模式。2.1.5電源具有符合IEEEll49.1標準的在片仿真接口（JTAG）。2.1.6在片仿真接口2.2TMS320LF240x的總線結構PAB—程序地址總線：提供訪問程序存儲區(qū)的地址。DRAB—數(shù)據(jù)讀地址總線：提供從數(shù)據(jù)存儲器讀取數(shù)據(jù)的地 址。DWAB—數(shù)據(jù)寫地址總線：提供寫數(shù)據(jù)存儲器的地址。PRDB—程序讀總線：它載有從程序存儲器讀取的指令代碼 及表格信息等，并送到CPU。DRDB—數(shù)據(jù)讀總線：它將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器載送到中央算 術邏輯單元（CALU）和輔助寄存器單元（ARAU）。DWEB—數(shù)據(jù)寫總線：它將數(shù)據(jù)送至程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲 器。采用各自獨立的數(shù)據(jù)地址總線分別用于數(shù)據(jù)讀DBAB和數(shù)據(jù)寫DWAB，因此，CPU的讀寫可在一個周期內進行。獨立的程序空間和數(shù)據(jù)空間允許CPU同時訪問指令和數(shù)據(jù)。

總線結構特點CPU功能結構圖2.3.2輸入比例部分功能：將來自存儲器的16位數(shù)據(jù)左移0~16位送往中央算術邏輯單元（CALU）。移位方法：左移后沒有使用的低位LSB填0，高位MSB填0或用符號擴展，取決于狀態(tài)寄存器ST1的符號擴展模式位SXM（D10）。

SXM=0填0SXM=1符號擴展2.3.3乘法部分功能：在一個機器周期內完成有符號或無符號乘法，乘積為32位。組成： 臨時寄存器（TREG）：保存一個乘數(shù)。 乘法器：將TREG的值與來自數(shù)據(jù)讀總線或程序讀總線 的一個值相乘。 乘積寄存器（PREG）：保存乘法運算的結果。 乘積定標移位器（PSCALE）：在將乘積傳送到CALU 前，乘積定標移位器對其進行定標。2.3.4中央算術邏輯部分中央算術邏輯部分包括：中央算術邏輯單元：進行各種算術邏輯運算。累加器：存放CALU的操作結果，并可對其進行移動或循環(huán)。將結果輸出到CALU或輸出數(shù)據(jù)比例移位器。輸出數(shù)據(jù)比例移位器：將累加器的32位值進行左移0~7位，將移位器中的高位字或低位字保存到數(shù)據(jù)存儲器，而累加器的內容保持為移位前的值不變。

中央算術邏輯單元

功能：進行各種算術邏輯運算，包括16位加、減、布爾邏輯操作、位測試、移動和循環(huán)。 特點：大部分運算只需一個時鐘周期累加器 功能：存放CALU的操作結果，并可對其進行單比特移動或循環(huán)。將結果輸出到中央算術邏輯單元（CALU）或輸出到數(shù)據(jù)比例移位器。 與累加器有關的狀態(tài)位有：

進位標志位（C）：位于ST0第9位加到累加器或從累加器減 當C=0，減結果產(chǎn)生借位或加結果未產(chǎn)生進位時 當C=1，減結果未產(chǎn)生借位或加結果產(chǎn)生進位時將累加器數(shù)值移1位或循環(huán)移1位 在左移或循環(huán)左移時，累加器的最高有效位被送到C；在右移或循環(huán)右移時，累加器的最低有效位被送到C。2.3.5輔助寄存器算術單元（ARAU）尋址功能 用指令把0~7寫入輔助寄存器指針ARP，即選擇了一個輔助寄存器。ARP所指的寄存器稱當前輔助寄存器。處理一條指令時，當前AR的內容用做訪問數(shù)據(jù)存儲器的地址。若指令是讀數(shù)據(jù)，ARAU把該地址送到DRAB；若指令是寫數(shù)據(jù)，ARAU把該地址送到DRAB，指令執(zhí)行完后，當前AR的內容可通過ARAU進行無符號運算，即增量或減量。

運算功能 將輔助寄存器的值加1或減1。

將AR0的內容與當前AR的內容比較，結果影響TC位ST1的測試/控制位。 輔助寄存器可用做暫存單元或軟件計數(shù)器。狀態(tài)寄存器ST0ARP：輔助寄存器（AR）指針。

用于選擇在間接尋址方式時使用的輔助寄存器AR0~AR7，用MAR、LST指令和間接尋址訪問存儲器指令可以加載ARP。當ARP被裝載時，先前的ARP被復制到ARB緩存器。OV：溢出標志位 用于表示CALU是否有溢出發(fā)生。當CALU溢出，OV置1，并保持置位狀態(tài)直到被復位、條件轉移指令或LST指令清0。ARPOVOVM1INTMDPD8~D0D9D10D11D12D15~D13OVM：溢出模式位 決定ACC算術運算溢出的情況。當累加器處于溢出方式（0VM=1）并且有溢出發(fā)生時，若為正溢出，累加器被填充以最大正數(shù)7FFFFFFFh;若為負溢出，累加器被填充以最大負數(shù)80000000h。0VM=0時，累加器中的結果正常溢出。用SETCOVM或CLRCOVM可將該位置1或清0。LST指令可修改OVM。INTM：中斷模式位 用來允許（INTM=0）或禁止（INTM=1）所有的可屏蔽中斷。用SETCOVM或CLRCOVM可將該位置1或清0。LST指令不影響OVM位。DP：數(shù)據(jù)頁面指針 當使用直接尋址方式時，DP存放存儲器的數(shù)據(jù)頁，DP與指令代碼的最低7位構成16位存儲器地址。數(shù)據(jù)存儲器地址來自DP來自指令字的低7位D15~D7D6~D0狀態(tài)寄存器ST1ARB：輔助寄存器指針緩沖器 當ARP被加載到ST0時，除了使用LST指令外，原來的ARP值被復制到ARB中。當用LST#1加載ARB時，也將相同的ARB值復制到ARP。

CNF：片內DARAM配置位 該位決定DARAM映射到數(shù)據(jù)空間（CNF=0）還是程序空間（CNF=1）。SETCCNF或CLRCCNF可將該位置1或清0，復位時CNF=0ARBCNFTC1XFPMSXMC111D0~D1D2D3D5D4D6D7D811D9D10D11D12D15~D13TC：測試/控制狀態(tài)位 TC在以下情況下置1：由BIT或BITT測試的位是1時；被CMPR測試的當前AR和AR0之間的比較條件成立時；用NOMR指令測試時，累加器最高兩位異或結果為1時。LST指令可改變TC值。SXM：符號擴展模式位

SXM=0，不擴展；SXM=1，移位時進行符號擴展。SETCSXM或CLRCSXM可將該位置1或清0，通過LST指令可對其加載，復位時SXM

=1。

C：進位位

C=0，減有借位或加無進位；C=1，減無借位或加有進位。累加器的值循環(huán)移動：左移時，最高位進入C；右移時，最低位進入C。SETCC或CLRCC可將該位置1或清0，通過LST指令可影響C，復位時C

=1。XF：XF引腳狀態(tài)位

SETCXF或CLRCXF可將該位置1或清0，通過LST指令可對修改XF，復位時XF=1。

PM：乘積移位模式

PM決定PREG的值在送往CALU或數(shù)據(jù)存儲器時如何進行移位。

PM=00：乘法器的32位乘積不經(jīng)移位送至CALU或數(shù)據(jù)存儲器； PM=01：乘位寄存器左移1位，最低有效位填0；

PM=10：乘位寄存器左移4位，最低有效位填0； PM=11：乘位寄存器右移6位，且進行符號擴展。2.4.1存儲器概述TMS320LF240x器件有4種可獨立選擇的空間：

64K字的程序存儲器空間：存放要執(zhí)行的指令及程序執(zhí)行時使用的數(shù)據(jù)。64K字的局部數(shù)據(jù)存儲器空間：存放指令使用的數(shù)據(jù)。32K字的全局數(shù)據(jù)存儲器空間：用于存放與其他處理器共用的數(shù)據(jù)。64K字的I/O空間：用于與外部的設備接口和片內外設寄存器。2.4TMS320LF240x的存儲器分配

上述224K字包括一定數(shù)量的片內存儲器、外部存儲器和I/O設備。

TMS320LF240x以改進的哈佛結構為基礎，存儲空間為3組16位的并行總線訪問：程序地址總線（PAB）、數(shù)據(jù)讀地址總線（DRAB）、數(shù)據(jù)寫地址總線（DWAB）。片內雙訪問存儲器（DARAM） 544字的DARAM可以在一個機器周期訪問兩次。由片內B0（256字）、B1（256字）和B2（32字）三個模塊組成。主要用于保存數(shù)據(jù)，但在需要時B0也可用于保存程序（CNF=1）。 在流水線操作中，CPU在第3個周期讀數(shù)據(jù)，第四個周期寫數(shù)據(jù)。然而DARAM允許CPU在一個周期里讀和寫。例如，設有兩個指令A和B，將累加器的值寫入DARAM，又從DARAM將一個新值裝入累加器。指令A在CPU周期的主時段內存累加器的值，B在從時段內將新值裝入累加器。2.4.2片內存儲器的類型片內單訪問存儲器（SARAM）

SARAM的地址可以用于數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器?？赏ㄟ^軟件配置為外部存儲器或內部SARAM。

SARAM在一個機器周期內只能訪問一次。當CPU要求多次訪問時，SARAM會向CPU提供一個未準備好的信號，然后在每個周期內執(zhí)行一次訪問。閃速存儲器（Flash） 是電可擦除的、可編程的、可長期保存數(shù)據(jù)的存儲器。2.4.3程序存儲器

程序存儲空間用于保存程序代碼、表格和立即操作數(shù)等。地址空間為64K字，包括片內DARAM和片內ROM/Flash。當DSP產(chǎn)生一個超出配置為片內程序存儲范圍的地址時，器件會自動產(chǎn)生訪問外部程序存儲器的相應信號，進行外部存儲器的訪問操作。影響程序存儲器配置的兩個因素

CNF位。狀態(tài)寄存器ST1的第12位，決定片內雙訪問寄存器DARAM在片內還是片外。

CNF=0：B0為片外程序空間。

CNF=1：B0為片內程序空間。 在復位狀態(tài)下，B0映射到數(shù)據(jù)空間。引腳。決定指令從片內存儲器還是從外部存儲器讀入。 =0，配置為微控制器方式，從片內程序存儲器讀取復位向量（起始程序）。 =1，配置為微處理器方式，從外部程序存儲器讀取復位向量（起始程序）。2.4.4數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器配置 數(shù)據(jù)存儲空間的可尋址范圍為64K字，32K字是內部數(shù)據(jù)存儲器，包括存儲映射寄存器、DARAM和外設映射寄存器，另外的32K字是外部數(shù)據(jù)存儲器。 每個器件有3個DARAM塊：B0、B1和B2。B0既可配置為程序存儲器也可配置為數(shù)據(jù)存儲器，由CNF標志位決定。B1、B2只能用于數(shù)據(jù)存儲器。

數(shù)據(jù)存儲器頁面

數(shù)據(jù)存儲器有兩種尋址方式：直接尋址和間接尋址。使用直接尋址時，將數(shù)據(jù)存儲器按128字分塊，每一塊稱為一個數(shù)據(jù)頁，64K字的數(shù)據(jù)存儲器可分為512頁，標號從0到511。當前頁由狀態(tài)寄存器ST0的低9位D8~D0數(shù)據(jù)頁面指針DP的值確定；每頁的128個單元由7位偏移量決定，該偏移量來自直接尋址指令。因此，采用直接尋址方式時，用戶必須先由軟件設置DP值，指定待訪問的數(shù)據(jù)頁，并在直接尋址指令中指定7位偏移量。第0頁數(shù)據(jù)地址映射 第0頁包含了3個DSP寄存器：中斷屏蔽寄存器（IMR，地址0004H）、中斷