《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課件第2章

第2章TMS320C54x數(shù)字信號(hào)

處理器硬件結(jié)構(gòu)2.1

TMS320C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要特性2.2總線結(jié)構(gòu)

2.3存儲(chǔ)系統(tǒng)2.4中央處理單元(CPU)2.5

TMS320VC5416的引腳及說明

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)

TMS320C54x系列DSP芯片產(chǎn)品雖然很多，但其體系

結(jié)構(gòu)基本上是相同的，特別是核心CPU部分，各個(gè)型號(hào)間

的差別主要是片內(nèi)存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)的配置。圖2.1給出了TMS320C54x的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

C54x的硬件結(jié)構(gòu)基本上可分為三大塊,如下所述。

(1)CPU部分包括算術(shù)邏輯單元、累加器、乘法器/加法器、桶形移位寄存器、指數(shù)編碼器、比較選擇存儲(chǔ)單元及各種專門用途的寄存器、地址生成器、內(nèi)部總線等。

(2)存儲(chǔ)器部分包括片內(nèi)程序ROM、片內(nèi)單訪問數(shù)據(jù)RAM(SARAM)、片內(nèi)雙訪問數(shù)據(jù)RAM(DARAM)及外接存儲(chǔ)器接口等。

(3)片內(nèi)外設(shè)部分包括定時(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等。

此外，芯片中還包含仿真功能及IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)接口，用于芯片開發(fā)應(yīng)用時(shí)進(jìn)行仿真。圖2.1

TMS320C54x的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2.1.2

TMS320C54x的主要特性

1.CPU部分

(1)先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)，具有1條程序總線、3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線。

(2)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。

(3)17位×l7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，用于非流水線的單周期乘/累加操作。

(4)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)中的求和/比較選擇。

(5)指數(shù)編碼器用于單周期內(nèi)計(jì)算40位累加器的指數(shù)值。

(6)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.存儲(chǔ)器系統(tǒng)

(1)具有192K字的可尋址空間：64K字的程序空間，64K字的數(shù)據(jù)空間和64K字的I/O空間，有的芯片內(nèi)還具有多達(dá)256K~8M字的擴(kuò)展地址空間。

(2)片內(nèi)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和容量可根據(jù)芯片的型號(hào)有所不同。

3.片內(nèi)外設(shè)和專用電路

(1)軟件可編程等待狀態(tài)產(chǎn)生器。

(2)可編程的存儲(chǔ)器體轉(zhuǎn)換邏輯。

(3)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。

(4)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)。

(5)數(shù)據(jù)總線具有數(shù)據(jù)保持特性。

(6)可編程的定時(shí)器。

(7)直接存儲(chǔ)器訪問(DMA)控制器。

(8)有可與主機(jī)直接連接的8位并行主機(jī)接口(HPI)，有些產(chǎn)品還包括擴(kuò)展的8位并行主機(jī)接口(HPI8)和16位并行主機(jī)接口(HPI16)。

(9)片內(nèi)的串口根據(jù)型號(hào)不同可分為全雙工的標(biāo)準(zhǔn)串口、支持8位和16位數(shù)據(jù)傳送的時(shí)分多路(TDM)串口、緩沖串口(BSP)以及多通道緩沖串口(McBSP)。

4.片內(nèi)的引導(dǎo)功能

除TMS320C5420外，C54x系列所有的芯片都具有片內(nèi)引導(dǎo)功能，能從片外的存儲(chǔ)器或片內(nèi)的串口將程序引導(dǎo)并裝入指定的存儲(chǔ)器。

5.指令系統(tǒng)

(1)單指令重復(fù)和塊重復(fù)操作指令。

(2)用于程序和數(shù)據(jù)管理的存儲(chǔ)器塊傳送指令。

(3)32位長操作數(shù)指令。

(4)同時(shí)讀入2個(gè)或3個(gè)操作數(shù)的指令。

(5)并行存儲(chǔ)和裝入的算術(shù)指令。

(6)條件存儲(chǔ)指令。

(7)快速從中斷返回的指令。

(8)具有延遲轉(zhuǎn)移的調(diào)用指令。

(9)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)和執(zhí)行6級(jí)流水線并行結(jié)構(gòu)，大大提高了指令的執(zhí)行速度。

6.執(zhí)行速度

(1)單指令周期時(shí)間分為25/20/15/12.5/10ns；

(2)每秒指令數(shù)為40/50/66/80/100/200MIPS(MIPS，每秒百萬級(jí)指令數(shù))。

7.電源和功耗

(1)可采用5V、3.3V、3V和1.8V(或2.5V)的超低電壓

供電；在型號(hào)中分別用C、LC、UC和VC指明，如TMS320C54x、TMS320LC54x和TMS320UC54x。

(2)可采用功耗下降指令I(lǐng)DLE1、IDLE2和IDLE3控制芯片的功耗。

(3)可控制禁止CLKOUT信號(hào)。

8.片內(nèi)的仿真功能

具有符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的片內(nèi)仿真接口，可與主機(jī)連接，用于系統(tǒng)芯片的開發(fā)與應(yīng)用。2.2總線結(jié)構(gòu)

C54x片內(nèi)有8條16位總線：1條程序總線、3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線,這些總線的功能如下：

(1)1條程序總線(PB)傳送取自程序存儲(chǔ)器的指令代碼和立即操作數(shù)。

(2)3條數(shù)據(jù)總線(CB、DB和EB)將內(nèi)部各單元(如CPU、數(shù)據(jù)地址生成電路、程序地址生成電路、芯片外圍電路以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)連接在一起。其中，CB和DB傳送來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，EB傳送寫到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。

(3)4條地址總線(PAB、CAB、DAB和EAB)傳送執(zhí)行指令所需的地址。

PB能夠?qū)⒋娣旁诔绦蚩臻g中的操作數(shù)(如系數(shù)表)傳送到乘法器和加法器，以便執(zhí)行乘法／累加操作，或通過數(shù)據(jù)傳送指令(MVPD和READA指令)傳送到數(shù)據(jù)空間的目的地。此種功能，連同雙操作數(shù)的特性，支持在一個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行3操作數(shù)指令(如FIRS指令)。

2.3存儲(chǔ)系統(tǒng)

2.3.1存儲(chǔ)器空間

在C54xDSP中，根據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容的需要，可將片內(nèi)ROM和RAM存儲(chǔ)器安排(也稱映射)到程序存儲(chǔ)器空間或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。一般將ROM映射到程序存儲(chǔ)器空間，也可以將其某段存儲(chǔ)器映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。

C54x有一個(gè)處理器模式寄存器(ProcessorModeStatusRegister，PMST)，如圖2.2所示，其中有3個(gè)狀態(tài)位(MP/MC位、OVLY位和DROM位)可以很方便地“使能”或“禁止”片內(nèi)存儲(chǔ)器在程序和數(shù)據(jù)空間之間的映射。圖2.2

PMST結(jié)構(gòu)框圖

PMST中3個(gè)狀態(tài)位MP/MC、OVLY和DROM的功能如下。(1)MP/MC：微處理器/微計(jì)算機(jī)工作方式位。

若MP/MC=0，則片內(nèi)ROM映射到程序存儲(chǔ)器空間；若MP/MC=1，則片內(nèi)ROM不能訪問，若訪問其對應(yīng)地址，則需訪問相應(yīng)地址的外部程序存儲(chǔ)器空間。

2)OVLY：RAM重復(fù)占用位。

OVLY＝1，片內(nèi)RAM既可映射到程序存儲(chǔ)器空間，也可映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間,DSP根據(jù)映射地址分辨其中存儲(chǔ)單元的內(nèi)容是程序代碼還是數(shù)據(jù)。若映射到程序存儲(chǔ)器空間，

則看做程序代碼，若映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，則看做數(shù)據(jù)。開發(fā)人員在安排具體內(nèi)容時(shí)，兩者地址不要重疊。

OVLY＝0，片內(nèi)RAM只能映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間而不能映射到程序存儲(chǔ)器空間。

(3)DROM：數(shù)據(jù)ROM位。

DROM＝1，片內(nèi)ROM只映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間；

DROM＝0，片內(nèi)ROM只映射到程序存儲(chǔ)器空間。

圖2.3是5416在程序存儲(chǔ)器空間(Program，Page0)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的基本存儲(chǔ)器配置，地址范圍均為0x0000~0xFFFF。圖2.3

5416的基本存儲(chǔ)器配置圖2.4是5416在擴(kuò)展程序空間(Program，Page1~127)的存儲(chǔ)器配置圖，地址范圍為0x10000~0x7FFFFF。圖2.4

5416擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器配置2.3.2片內(nèi)ROM存儲(chǔ)器

C54x不同芯片的片內(nèi)ROM容量不同,5416的片內(nèi)ROM存儲(chǔ)器空間地址和內(nèi)容如表2.1所示。2.3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

C54x的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量最多可達(dá)64K字。當(dāng)處理器發(fā)出的地址處在片內(nèi)存儲(chǔ)器的范圍內(nèi)時(shí)，就對片內(nèi)RAM或ROM(當(dāng)ROM設(shè)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí))尋址;當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址產(chǎn)生器發(fā)出的地址不在片內(nèi)存儲(chǔ)器的范圍內(nèi)時(shí)，處理器就會(huì)自動(dòng)對外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址。尋址片內(nèi)寄存器不需要插入等待周期，運(yùn)行速度快。在64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間中，地址在0x0000~0x007F內(nèi)的存儲(chǔ)器為CPU或片內(nèi)外設(shè)專用寄存器，稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器映射寄存器(Memory-MappedRegister，MMR)，它們的高9位

地址均為0，有很多專用指令可以快速訪問它們。其中0x00~0x1F為CPU寄存器地址，0x20~0x5F是片內(nèi)外設(shè)寄存器地址，0x60~0x7F是用戶可以自定義使用的單元。表2.2列出了5416的CPU寄存器地址和名稱。然后像普通變量一樣使用它，表2.3中的5416片內(nèi)外設(shè)寄存器使用方法與此相同。所有C54xDSP只有兩個(gè)通用I/O引腳，即XF和BIO，其中XF(ExternalFlagOutputPin，擴(kuò)展輸出標(biāo)志引腳)是一個(gè)通用輸出引腳，在寄存器ST1的bit13位;BIO(BranchControlInputPin，分支轉(zhuǎn)移控制輸入引腳)是一個(gè)通用的輸入引腳，在分支跳轉(zhuǎn)指令用于快速檢測外設(shè)的狀態(tài)時(shí)，可替代一個(gè)外部中斷。

BIO沒有相應(yīng)的寄存器，只能用某些匯編指令直接讀狀態(tài)并確定是否分支跳轉(zhuǎn)。若需要更多的I/O引腳，可以對主機(jī)接口(HPI)和串行接口(McBSP)進(jìn)行配置，用作通用I/O引腳;另外還可以擴(kuò)展外部I/O，但外部I/O必須使用緩沖或鎖存電路配合外部I/O讀寫控制構(gòu)成外部I/O的控制電路。2.3.4存儲(chǔ)器空間

C54x除了程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間外，還有一個(gè)I/O存儲(chǔ)器空間。I/O是一個(gè)64K字的地址空間(0000H~FFFFH)，實(shí)質(zhì)上是為外部的存儲(chǔ)器統(tǒng)一分配訪問地址的，其存儲(chǔ)單元全部在其他芯片內(nèi)，如A/D、D/A等芯片內(nèi)的存儲(chǔ)器等。在匯編程序中，DSP可以用讀端口指令PORTR和寫端口指令PORTW對I/O存儲(chǔ)器空間的外部寄存器進(jìn)行訪問。如讀外部端口0x0001地址單元的內(nèi)容時(shí)，可用匯編語句：

PORTR0x0001,Smem；

讀外部端口0x0001內(nèi)容到數(shù)據(jù)單元Smem若采用C語言編程，定義外部端口時(shí)加關(guān)鍵詞“ioport”，名稱為“port+十六進(jìn)制地址形式”，讀寫操作與C語言相同。如上例用C語言編程如下：

ioportunsignedintport0001;//定義外部端口

Smem=port0001;

//讀外部端口

2.4中央處理單元(CPU)

對所有的C54x器件來說，中央處理單元(CPU)是通用的。C54x并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，使其能在一條指令周期內(nèi)，高速地完成多項(xiàng)算術(shù)運(yùn)算。CPU的基本組成如下：

(1)40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)；

(2)2個(gè)40位累加器；

(3)一個(gè)－16~30位的桶形移位寄存器；

(4)乘法器／加法器單元；

(5)比較、選擇和存儲(chǔ)單元(CSSU)；

(6)指數(shù)編碼器；

(7)CPU狀態(tài)和控制寄存器；

(8)兩個(gè)地址發(fā)生器。

本節(jié)主要介紹C54xCPU各組成部分的原理和特點(diǎn)，并討論CPU的狀態(tài)和控制寄存器。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,分別如下:

(1)狀態(tài)寄存器0(ST0)；

(2)狀態(tài)寄存器1(ST1)；

(3)處理器工作方式寄存器(PMST)。

ST0和ST1包含DSP的工作條件和工作方式狀態(tài)；PMST包含存儲(chǔ)器的設(shè)置狀態(tài)及其他控制信息等。由于這些寄存器都是存儲(chǔ)器映像寄存器，所以都可以快速地存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，或者由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對它們進(jìn)行加載，或者用子程序或者中斷服務(wù)程序保存和恢復(fù)處理器的狀態(tài)。

1.狀態(tài)寄存器ST0和ST1

ST0各狀態(tài)位的功能如表2.4所示。

ST1的各狀態(tài)位的功能如表2.5所示。在匯編文件中，ST0和ST1的單個(gè)比特位可以使用SSBX和RSBX指令置位和復(fù)位。ARP、DP和ASM等多個(gè)比特位可以使用LD指令加載。如：

SSBXINTM;//INTM=1(關(guān)中斷)

在C語言編程中，則按如下格式直接插入?yún)R編語句:

asm(″SSBXINTM″);//INTM=1(關(guān)中斷)

2.處理器工作方式寄存器(PMST)

PMST各狀態(tài)位的定義及功能如表2.6所示。在匯編文件中，PMST寄存器不能用SSBX、RSBX及LD裝載，需要用映射寄存器存儲(chǔ)指令STM進(jìn)

行修改，如將立即數(shù)0x00C0存入PMST，可用“STM0x00C0PMST”指令，若只對PMST的部分比特位進(jìn)行修改，可采用如下類似的方法。

LDMPMST,A

//讀PMST寄存器

AND

#0x00FF,A

//數(shù)據(jù)處理

STLM

A,PMST

//寫到PMST寄存器2.4.2算術(shù)邏輯單元(ALU)

40位ALU結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。大多數(shù)算術(shù)邏輯運(yùn)算指令都是單周期指令。除存儲(chǔ)操作指令(ADDM、ANDM、ORM和XORM)外，ALU的運(yùn)算結(jié)果通常都被傳送到目的累加器(累加器A或B)中。圖2.5

40位ALU結(jié)構(gòu)

1.ALU的輸入

如圖2.5所示，加到ALU的X輸入端的數(shù)據(jù)為以下兩個(gè)數(shù)據(jù)中的任何一個(gè)：即移位器的輸出(2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)移位器移位后輸出)和來自數(shù)據(jù)總線DB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)。

加到ALU的Y輸入端的數(shù)據(jù)，是以下四個(gè)數(shù)據(jù)中的任何一個(gè)，即：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)和T寄存器中的數(shù)據(jù)。

2.ALU的輸出

ALU的輸出為40位，被送往累加器A或B中。

3.溢出處理

ALU的飽和邏輯可以處理運(yùn)算結(jié)果的溢出,這個(gè)特性對降低運(yùn)算誤差是很有用的。當(dāng)狀態(tài)寄存器ST1的OVM=1時(shí)，ALU的飽和邏輯為使能。

當(dāng)一個(gè)結(jié)果發(fā)生溢出時(shí)，可按如下方法進(jìn)行處理：

(1)如果OVM=0，則累加器直接加載ALU的結(jié)果。

(2)如果OVM=1，則根據(jù)溢出方向，用32位最大正數(shù)007FFFFFFFH(正向溢出)或最大負(fù)數(shù)FF80000000H(負(fù)向溢出)加載累加器。

(3)溢出發(fā)生后，相應(yīng)的溢出標(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。

4.進(jìn)位位(C)

ALU的進(jìn)位位受大多數(shù)ALU指令(包括循環(huán)和移位操作)的影響，可以用來支持?jǐn)U展精度的算術(shù)運(yùn)算。進(jìn)位位不受加載累加器、執(zhí)行邏輯操作或執(zhí)行其他非算術(shù)、控制指令的影響，可以根據(jù)進(jìn)位位的狀態(tài)，利用兩個(gè)條件操作數(shù)C和NC進(jìn)行分支轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回操作。RSBX和SSBX指令可用來置位或復(fù)位進(jìn)位位。硬件復(fù)位時(shí)，進(jìn)位位置1。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。此外，在執(zhí)行MIN和MAX指令或者并行指令LD‖MAC時(shí)都要用到它們,這時(shí)，一個(gè)累加器加載數(shù)據(jù)，另一個(gè)完成運(yùn)算。累加器A和B都可分為3部分，如圖2.6所示。其中，保護(hù)位用作計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)位余量，以防止諸如自相關(guān)之類的迭代運(yùn)算時(shí)溢出。圖2.6累加器組成

AG、BG、AH、BH、AL和BL都是存儲(chǔ)器映射寄存器。在保存或恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，可以用PSHM或POPM指令將它們壓入堆?；蛘邚亩褩棾觥Ｓ脩艨梢酝ㄟ^其他指令，如尋址存儲(chǔ)器映射寄存器(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的第0頁)訪問這些寄存器。累加器A和B的差別僅在于累加器A的31~16位可以用作乘法器的一個(gè)輸入。

1.累加器的存儲(chǔ)

用戶可以利用STH、STL、STLM和SACCD等指令或者并行存儲(chǔ)指令，將累加器的內(nèi)容存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。在存儲(chǔ)前，有時(shí)需要對累加器的內(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。假設(shè)累加器A=FF43211234H，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：

STHA,8,TEMP；TEMP=2112H

STHA,－8,TEMP；TEMP=FF43H

STLA,8,TEMP；TEMP=3400H

STLA,－8,TEMP；TEMP=2112H

2.累加器移位和循環(huán)移位

累加器移位和循環(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)。

3.專用指令

C54x有一些專用的并行操作指令(FIRS、LMS和SQDST)，通過它們，累加器可以實(shí)現(xiàn)一些特殊的運(yùn)算。FIRS指令可實(shí)現(xiàn)對稱有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器算法；LMS指

令可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器算法；SQDST指令可計(jì)算歐幾里得距離以及完成其他的并行操作。2.4.4桶形移位器

桶形移位器用來對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)，可以進(jìn)行以下操作

(1)在ALU運(yùn)算前，對來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作數(shù)或者累加器的值進(jìn)行定標(biāo)；

(2)對累加器的值進(jìn)行算術(shù)或邏輯移位；

(3)對累加器進(jìn)行歸一化處理；

(4)對累加器存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之前的值進(jìn)行定標(biāo)。

圖2.7是桶形移位器的功能圖，40位桶形移位器的連接如圖2.7所示。圖2.7桶形移位器的功能圖

(1)40位桶形移位器的輸入端來自DB取得的16位輸入數(shù)據(jù)、

DB和CB取得的32位輸入數(shù)據(jù)和40位累加器A或B。

(2)40位桶形移位器的輸出端接至ALU的一個(gè)輸入端和

經(jīng)過MSW/LSW(最高有效字/最低有效字)寫選擇單元至EB總線。

SXM位控制操作數(shù)進(jìn)行帶符號(hào)位／不帶符號(hào)位擴(kuò)展。當(dāng)SXM=1時(shí)，執(zhí)行符號(hào)位擴(kuò)展。有些指令(如LDU、ADDS和SUBS)認(rèn)為存儲(chǔ)器中的操作數(shù)是無符號(hào)數(shù)，它們不執(zhí)行符號(hào)位擴(kuò)展，即可以不必考慮SXM狀態(tài)位的數(shù)值。

指令中的移位數(shù)就是移位的位數(shù)。移位數(shù)都是用2的補(bǔ)碼表示，正值表示左移，負(fù)值表示右移。移位數(shù)可以用以下方式進(jìn)行定義：

(1)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)范圍為－16~15的移位數(shù)值。

(2)狀態(tài)寄存器ST1的累加器移位方式(ASM)位共5位，表示一個(gè)范圍為－16~15的移位數(shù)。

(3)T寄存器中最低6位的數(shù)值表示一個(gè)范圍為－16~31的移位數(shù)。

ADDA，－4，B；累加器A右移4位后加到累加器B中ADDA，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中

NORMA；按T寄存器中的數(shù)值對累加器進(jìn)行歸一化最后一條指令對累加器中的數(shù)進(jìn)行歸一化是很有用的。假設(shè)40位累加器A中的定點(diǎn)數(shù)為FFFFFFF001H，可先用EXPA指令，求得它的指數(shù)為13H，存放在T寄存器中；再執(zhí)行NORM指令，就可以在單個(gè)周期內(nèi)將原來的定點(diǎn)數(shù)分成尾數(shù)FF80080000H和指數(shù)13H兩部分了。2.4.5乘法器/加法器單元

C54x的CPU是一個(gè)17位×17位的硬件乘法器，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，圖2.8是它的功能框圖。圖2.8乘法器／加法器單元功能框圖乘法器能夠執(zhí)行無符號(hào)數(shù)乘法和有符號(hào)數(shù)乘法，可按如下方式實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算：

(1)有符號(hào)數(shù)乘法，將每個(gè)16位操作數(shù)擴(kuò)展成17位有符

號(hào)數(shù)；

(2)無符號(hào)數(shù)乘法，在每個(gè)16位操作數(shù)前面加一個(gè)0；

(3)無符號(hào)數(shù)與有符號(hào)數(shù)乘法，在一個(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)，以完成乘法運(yùn)算。

1.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，其中

輸入端XM數(shù)據(jù)來自T寄存器、累加器A的32~16位和DB總線傳送過來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)；另一個(gè)輸入端YM的數(shù)據(jù)來自累加器A的32~16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)和由PB總線傳送過來的程序存儲(chǔ)器操作數(shù)。

2.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。運(yùn)算的最后結(jié)果送往目的累加器A

或B中。2.4.6比較、選擇和存儲(chǔ)單元

在數(shù)據(jù)通信、模式識(shí)別等領(lǐng)域，往往要用到Viterbi(維特比)算法。C54x中的比較、選擇和存儲(chǔ)單元(CSSU)就是專門為Viterbi算法設(shè)計(jì)進(jìn)行加法／比較／選擇(ACS)運(yùn)算的硬件

單元。圖2.9是CSSU的功能框圖，它和ALU一起執(zhí)行快速ACS運(yùn)算。圖2.9

CSSU的功能框圖

CSSU支持均衡器和通道譯碼器所用的各種Viterbi算法。圖2.10給出了一種Viterbi算法的示意圖。圖2.10中所示的Viterbi算法包括加法、比較和選擇3部分操作,其中加法運(yùn)算是由ALU完成的。只要將狀態(tài)寄存器ST1中的C16位置1，ALU就被配置成雙16位工作方式，這樣就可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行兩次加