TMS320C5000系列DSP原理及應用（第二版）課件6-1 片內外設

主講：喬瑞萍西安交通大學

信息與通信工程學院

TMS320C5000?第6章片內外設內容時鐘發(fā)生器

中斷定時器

主機接口串行口6.1時鐘發(fā)生器

1）組成：時鐘發(fā)生器由內部振蕩器和鎖相環(huán)（PLL)電路兩部分組成。2）輸入方式：時鐘發(fā)生器要求有一個參考時鐘輸入，可以有兩種方式提供：將一個晶體跨接到X1和X2/CLKIN引腳將一個外部時鐘信號直接加到X2/CLKIN引腳3）C54xPLL形式：（1）硬件配置PLL:(P149表6-1)（引腳）CLKMD1,CLKMD2,CLKMD3;選定時鐘方式（PLL×N；停止方式IDLE3）返回（2）軟件配置PLL:①PLL方式：CLKIN×N（N為0.25～15）②DIV(分頻器)方式：CLKIN/2（或4），關斷模擬電路、PLL、省功耗硬件：不用PLL:時鐘頻率=0.5（外部時鐘或內部振蕩器頻率）利用PLL:時鐘頻率=N（外部時鐘或內部振蕩器頻率）軟件設置（復位時設置的時鐘方式）對CLKMD（時鐘方式寄存器）編程。地址為：0058HCLKMD各位含義：如圖P149151211103210PLLMULPLLDIVPLLCOUNTPLLON/OFFPLLNDIVPLLSTATUSR/WR/WR/WR/WR/WRPLL乘數除數計數器通斷時鐘發(fā)生器選擇位0：分頻1：PLL狀態(tài)位PLKCOUNT（十進制）＞LookupTime16×TCLKIN4)鎖定時間與時鐘頻率關系：

若4)鎖定時間與時鐘頻率關系：

例1若要從DIV方式轉到PLL×3方式，已知CLKIN=13MHZ，，可求得PLKCOUNT=41（十進制數），再在程序中加入如下指令就行了。

STM#0010

00010100

1111b,CLKMD

2

41PLL

PLLMUL

PLLMUL+1

見表P150表6-3例2切換時鐘從PLL×3模式到÷2模式，關PLL，進入IDLE3，IDLE3喚醒后，從DIV進入PLL×3方式，PLKCOUNT=64（鎖定時間值） STM #0，CLKMD ；切換DIV模式TstStatu:LDM CLKMD,A AND #01b，A ；查詢

BC TstStatu，ANEQ STM #0b，CLKMD；resetPLKON_OFF；whenstatusisDivmode IDLE3(AfterIDLE3WAKE-UP-SWITCHthePLLfromDivmodetoPLL×3mode) STM

#0010001000000111b,CLKMD；PLKCOUNT=64（十進制）

低功耗（節(jié)電）模式

IDLE1模式：IDLE1暫停所有的CPU活動。

IDLE2模式：IDLE2暫停CPU和片內外設的工作。

IDLE3模式：IDLE3模式類同于IDLE2，但它也使片內鎖相環(huán)PLL暫停工作。

HOLD模式：HOLD模式是另外一種節(jié)電模式。它使外部地址總線、數據總線和控制總線進入高阻狀態(tài)。它也可以使CPU暫停工作。此外，C54x還有兩種節(jié)電功能：關閉外部總線和關閉CLKOUT。6.2中斷1、類型

C54x既支持軟件中斷，也支持硬件中斷：由程序指令(1NTR、TRAP或RESET)要求的軟件中斷；由外圍設備信號要求的硬件中斷。

C54x的中斷可以分成兩大類：第一類是可屏蔽中斷，這些都是可以用軟件來屏蔽或開放的硬件和軟件中斷。第二類是非屏蔽中斷。這些中斷是不能夠屏蔽的。

中斷C541只有9個可屏蔽中斷。這9個中斷的硬件名稱為：INT0～INT3

（外部硬件中斷）。RINT0、XINT0、RINTl和XINTl（串行口中斷，內部硬件中斷）。TINT（定時器中斷，內部硬件中斷）。C54x的非屏蔽中斷包括：所有的軟件中斷。（復位，外部硬件中斷）。（外部硬件中斷）。復位操作

RS是一個不可屏蔽的外部中斷；它至少保持2個時鐘周期的低電平；處理器從FF80h處取指。注意：復位狀態(tài)見P153。復位期間對其余的狀態(tài)位以及堆棧指針沒有初始化。(P153)

可屏蔽硬件中斷信號產生后能否引起CPU執(zhí)行相應的中斷服務程序ISR，還取決于以下4點：ST1中INTM=0。CPU當前沒有響應更高優(yōu)先級的中斷。IMR中對應的中斷屏蔽位置1。IFR中對應的中斷標志位置1。2、中斷標志寄存器IFR和中斷屏蔽寄存器IMR

IFR是一個MM的CPU寄存器，中斷時IFR中相應的中斷標志位置1。如下4種情況會使IFR中相應的中斷標志位置0：①

IMR也是MM的CPU寄存器，用來屏蔽外（內）部中斷。開放中斷的條件：①ST1中INTM=0。②IMR中某位為1。注意：和

=0。②中斷得到處理。③將1寫到IFR中的適當位（相應位變成0），相應的尚未處理

完的中斷被清除。④執(zhí)行INTR，相應的中斷標志位清零。不包括在IMR中，IMR不能屏蔽這兩個中斷。表6-3 ’C541的中斷標志寄存器IFR15-1211109876543210ResResResResINT3XINT1RINT1XINT0RINT0TINTINT2INT1INT015-1211109876543210ResResResResINT3XINT1RINT1XINT0RINT0TINTINT2INT1INT0表6-4 ’C541的中斷屏蔽寄存器IMR中斷向量地址=PMST中IPTR（中斷向量指針，9位）+左移2位后中斷向量序號（7位）3、重新安排中斷向量地址問題：說明：硬件復位后總是從0FF80h開始執(zhí)行程序。除硬件復位向量外，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。P258附錄36.2.2處理過程（上）第一階段：接受中斷請求CPU的IFR中相應位置1。注意：①TRAP不需設置INTM位，因其是不可屏蔽中斷。②響應RESET時，ST1中INTM=1，禁止所有可屏蔽中斷。RESET指令復位與（硬件）復位在對IPTR和外圍電路初始化方面是有區(qū)別的。第二階段：響應中斷只有滿足以下條件才能響應：1．優(yōu)先級別最高(當同時出現一個以上中斷時)。2．STl中的INTM位為0。3．IMR中的相應位為1。說明：②和③開放相應的中斷。示例： mmregs STM #0000,SWWSR ；不插等待周期

RSBX INTM ；開放中斷

STM #0004,IMR ；開放INT2

CPU相應中斷時，PC轉到適當地址取出軟件向量，并發(fā)出，清除相應的中斷標志位，即IFR相應位為0。處理過程（下）第三階段：執(zhí)行中斷服務程序響應中斷之后，CPU：

1.將PC值(返回地址)存到數據存儲器堆棧的棧頂。

2.將中斷向量的地址加載到PC。

3.在向量地址上取指。

4.執(zhí)行分支轉移指令，轉至中斷服務程序。

5.執(zhí)行中斷服務程序。

6．中斷返回，從堆棧彈出返回地址加到PC。

7．繼續(xù)執(zhí)行被中斷了的程序。用戶編寫如圖P156 Fig6-6注意：BRC比ST1中BRAF先恢復，若BRC恢復前，ISR中BRC=0，那么先恢復BRAF位將被清0。示例：INT_2：NEG A ；A變負

RETE ；開中斷從中斷返回

PCINT_2：RETE

PCSTACK

6.2定時器定時器的組成定時器的操作定時器中斷周期定時器初始化步驟定時器

C54x定時器是一個軟件可編程定時器，可用來周期地產生中斷。1）定時器的組成TIM(定時器reg):減1計數0024H。PRD(定時器周期reg):存放時間常數0025H

。TCR(定時器控制reg):含定時器的控制位和狀態(tài)位0026H。圖6-5 定時器的功能框圖

（1）TCR：各位含義見教材P160TCR是一個16位存儲器映象定時控制寄存器，包含的控制位有下列功能：▲控制定時器模式▲指定定時器預先定標計數器的當前計數值▲重新加載定時器▲啟動、停止定時器▲定義定時器的分頻系數（2）TIM與PRD：這兩種REG共同工作提供定時器的當前計數值。在正常情況下，當TIM減到0后，PRD中的時間常數自動地加載到TIM。當系統(tǒng)復位（=1）或定時器復位（TRB=1）時，

PRD中的時間常數重新加載到TIM。C54x定時器控制寄存器TCR

：15121110965430ReservedsoftfreePSCTRBTSSTDDRTCR中各位描述如下：

TDDR（Timerdivide-downratio）：定時器分頻系數TSS(Timerstopstatus)：定時器停止狀態(tài)位TRB(Timerreload)：定時器重新加載位PSC(Timerprescalercounter)：定時器預定標計數器Soft、Free：仿真調試使用Resvd：保留位，讀成02）定時器的操作在每一個CLKOUT脈沖后PSC減1，直到PSC=0。在下一個CLKOUT周期，TDDR加載新的除計數值到PSC，并使TIM減1。以同樣方式，PSC和TIM連續(xù)進行減操作，直到TIM=0。在下一個CLKOUT周期，將TINT送到CPU，一脈沖送到TOUT，把新定時器計數器計數值從PRD加載到TIM，并使PSC再減1。3）定時器中斷周期

TINT周期=CLKOUT(TDDR+1)(PRD+1)說明：①CLKOUT：時鐘周期。②TDDR：定時器分頻系數。③PRD：時間常數。例：假定CLKOUT頻率=10MHZ，利用4加載TDDR，以使每5個CLKOUT周期TIM減1；利用TIM的開始值（199）加載PRD。問：用Timer產生時鐘信號的頻率是多少？

=107×=10kHZ

定時器硬件復位（發(fā)①TIM、PRD被MAX值FFFF加載。②TCR所有位清零。③除數值為0（TDDR=0，PSC=0）。④啟動定時器（TSS=0）。⑤FREE、SOFT均為0。TINT頻率=CLKOUT頻率×1(TDDR+1)×（PRD+1）1(4+1)×（199+1））：4）定時器初始化步驟：先將TCR中的TSS位置1，關閉定時器加載PRD重新加載TCR，啟動定時器開放定時中斷，必須（假定INTM=1）將IFR中的TINT位置1，清除尚未處理完的定時器中斷將IMR中的TINT位置1，開放定時器中斷將STI中的INTM位置0，從整體上開放中斷要點：時間常數、中斷、初始化

下面舉例說明定時器初始化和開放定時中斷的步驟：

STM #0000H，SWWSR ；不插等待周期

STM #0010H，TCR ；TSS=1關定時器

STM #199，PRD ；加載周期寄存器PRD，STM

#0C24H，TCR

；定時器分頻系數TDDR初始化為0

；TSS=0，啟動定時器工作

；TRB=1，當TIM減到0后，重新；加載PRD

；SOFT=1，FREE=1，定時器遇；到斷點繼續(xù)進行

STM #0008H，IFR

；清除尚未處理完的定時器中斷

STM #0008H，IMR；開放定時器中斷

RSBX INTM

；開放中斷

∶

∶6.4主機接口HPI概念

什么是HPI①HostportInterface的縮寫，主機接口，是一種高速、異步并行接口（8/16/32位），用來與主設備或者處理器接口。②外部處理器通過HPI接口可以高速訪問DSP的局部或全部存儲空間。③HPI接口是以主處理器為主，DSP為從的主-從結構。

DSP中設置HPI接口的目的為主-從結構的雙處理器系統(tǒng)提供簡單、方便、廉價的信息交換平臺HPI概念傳統(tǒng)的雙處理器接口：①異步/同步串口：速度慢。②雙端口RAM：成本高，局部存儲空間，信息量有限。③雙向FIFO：成本高，受FIFO深度應用，信息量有限。能與何種類型的主處理器直接接口：①數據/地址分時復用主處理器。②數據/地址獨立的主處理器。③讀/寫控制獨立的主處理器。④讀/寫控制復合的主處理器。HPI存儲器（DARAM）：（2K字1000H～17FFH）

用于C54X與主機間傳送數據。HPI地址寄存器(HPIA):由主機對其直接訪問，存放當前尋址HPI存儲單元地址。HPI數據鎖存器(HPID)::由主機對其直接訪問，存

放當前進R/W數據。HPI控制寄存器(HPIC):

C54X和主機都能對它直接訪問。地址為：002CHHPI控制邏輯：用于處理HPI與主機之間的接口信號。1）HPI組成：2）HPI工作方式：（1）共用尋址方式（SAM）：主機與C54x都

能尋址HPI存儲器。（2）僅主機尋址方式（HOM）：僅能讓主機尋

址HPI存儲器。

用途：HPI支持主設備與C54x之間高速傳送

數據。SAM方式：主機運行頻率可達Fd*n/5；Fd：CLKOUT，n：4（3）HOM方式：與C54x時速速率無關，每50ns尋

址一個字節(jié)。3）HPI與主機的連接圖——硬件

P163Fig6-11HPI接口信號數據數據總線HD0-HD7地址HCNTL[1:0]:用于選擇3個寄存器HPIA,HPID和HPICHBIL：當HPI數據總線寬度是DSP數據總線寬度的一半時，用于指示前后2次傳輸，如果總線寬度相同時，無此信號。HR/W：用于指示HPI傳輸的方向?？刂啤?、：用于數據選通。：用于地址鎖存。握手線

HRDY：HPI接口數據就緒信號。

：DSP請求主機中斷信號。

HPI:與主處理器接口

信號：當數據/地址時分復用時，接主機的ALE。否則，接固定高電平。接ALE時：HD0～HD7、HCNTL0、HCNTL1、HBIL、HR/接數據/地址復用總線。接固定高電平“1”時：HD0～HD7接數據線。HCNTL0、HCNTL1、HBIL接地址線。HR/接地址線，或寫選通線。信號接片選信號。

HPI:與主處理器接口[2:1]信號隨意接獨立的讀、寫信號。一個接單獨的數據選通信號，另一個接：固定高“1”，若獨立的數據選通為低電平有效。固定低“0”，若獨立的數據選通為高電平有效。HPI:工作原理3個寄存器：HPIC：用于主處理器與DSP相互握手，實現相互中斷請求。HPIA：用于鎖存主處理器要訪問的DSP存儲單元的地址HPID：用于主處理器與DSP交換數據主處理器對HPI的訪問由2部分組成：外部：主處理器與HPI寄存器交換數據。內部：HPI寄存器與DSP存儲單元交換數據，由DSP片上DMA/EMDA自動完成。HPI地址寄存器自動加1。HPI數據寄存器有2個地址。主處理器對其中一個地址訪問后，HPI地址寄存器不變。主處理器對另外一個地址訪問后，HPI地址寄存器自動加1，這對連續(xù)的DSP存儲空間訪問非常有用。HPI:工作原理主處理器對DSP存儲單元的訪問。讀操作：預取。主機完成HPIA訪問后，DSP片上DMA自動將數據從由HPIA寄存器所指定的DSP存儲單元中預取到HPID中

。主機完成HPID讀操作后，DSP片上DMA才自動將下一個數據從由HPIA寄存器所指定的DSP存儲單元中預取到HPID中

。寫操作：后寫。主機完成對HPID寫操作后，DSP片上DMA才自動將當前數據寫到由HPIA寄存器所指定的DSP存儲單元中。HRDY信號。主處理器只有在HRDY信號有效后，才能對HPI寄存器進行操作，否則將導致錯誤發(fā)生。圖6-6

主機接口的組成框圖HPI有3個可訪問的寄存器：HPIA、HPID和HPIC。主機通過HPI接口訪問C54x片內RAM：首先要初始化HPIC。然后設置HPIA。最后讀寫C54x的片內RAM，對HIPD進行操作。主機和C54x訪問HPIC寄存器的結果如圖所示：

1512111098743210XHINT0SMODBOBXHINT0SMODBOB（a）主機讀HPIC1512111098743210XHINTDSPINTSMODBOBXHINTDSPINTXBOB（b）主機寫HPIC15143210XHINT0SMOD0（c）C54x讀HPIC15143210XHINTXSMODX（d）C54x寫HPIC

HPIC是一個16位MMR，地址：002CH4個狀態(tài)位：BOB：字節(jié)選擇位。僅主機可R/W。BOB=1，1st字節(jié)為低字節(jié)。BOB=0，1st字節(jié)為高字節(jié)。SMOD：尋址方式選擇位。SMOD=1，選擇SAM。SMOD=0，選擇HOM方式。DSPINT：主機向C54x發(fā)出中斷位。僅能由主機寫，高、低字節(jié)寫入相同的值。且主機和C54x都不能讀它。HINT：C54x向主機發(fā)出中斷位。該位決定引腳的狀態(tài)。HPI接口配置TIDSP中只有C5000和C6000系列DSP中有HPI接口。C54x系列DSP：8位HPI接口。C55x系列DSP：16位HPI接口。C62x/C67x系列DSP：16位HPI接口。C64x系列DSP：32位HPI接口。HPI接口的數據總線可配置為通用的I/O口。6.5串行口同步串行通信基礎知識串行口概述串行口框圖串行口控制寄存器同步串行通信基礎知識什么是串行通信：發(fā)送器將并行數據逐位移出成為串行數據。接收器將串行數據流逐位接收組合成并行數據。串行數據位流以一定時序和一定格式呈現在連接收/發(fā)器的數據線上。串口通信的一些基本概念：幀同步：串行數據位流的起始條件。位-時鐘：每個串行數據位持續(xù)的時間。數據元：一次串并變換所產生的串行數據位流長度，是串行通信最基本的數據單位，以數據位長度為單位，一般為8/12/16/20/24/32位。數據幀：一串連續(xù)不間斷的數據元所組成的串行數據位流，以數據元個數為單位。數據相：多個獨立的數據幀組成一串連續(xù)不間斷的串行數據位流，每個獨立的數據幀被稱為數據相。不同數據相中的數據幀，包含的數據元的個數和數據元的數據位長度可以不同。引入數據相概念的目的是可以使連續(xù)的2個數據幀，幀內的數據元的個數和數據元的數據位長度相互獨立。同步串行通信：發(fā)送器和接收器以統(tǒng)一的位-時鐘工作。同步串行通信標準串行數據流位起始時刻稱為幀同步事件。幀同步事件由位-時鐘采樣幀同步信號給出。串行數據位流長度：串行傳輸的數據流位數達到設定的長度后（由數據元、數據幀和數據相設定），結束本次傳輸，等待下一個幀同步信號達到，再發(fā)起另一次串行傳輸。串行數據流傳輸速度：即每一個串行位的持續(xù)時間，由位-時鐘決定。如何取得幀同步事件、何時采樣串行數據位流、或何時輸出串行數據位流，即FSR（FSX）、CLKR（CLKX）、DR（DX）三者之間的不同關系，決定了不同的同步串行標準。1、串行口概述1）概述C54x具有高速全雙工串行口。C54x中的串行口有三種形式：

標準同步串行口、

緩沖串行口和

時分多路串行口。用途：可用來與系統(tǒng)中其他C54x器件，編碼解碼器，串行A/D變換器以及其他的串行器件直接接口。（1）標準同步串行口

①組成：5個部分。標準同步串行口有2個存儲器映象寄存器用于傳送數據：發(fā)送數據寄存器(DXR)和接收數據寄存器(DRR)——軟件管理。每個串行口的發(fā)送和接收部分都有與之相關聯的時鐘、幀同步脈沖以及數據信號。②數據格式：串行數據可以按8位字節(jié)或16位字轉換。③可屏蔽中斷：串行口在進行收發(fā)數據操作時，可以產生它們自己的可屏蔽收發(fā)中斷(RINT和XINT)④傳送數據方式：在軟件控制下經中斷進行。注意：C54X的串行口都是雙緩沖的。（當串行發(fā)送或接收數據的操作正在進行時，可以將另一個數據傳送到DXR或從DRR獲得）。(2)緩沖串行口(BSP)

在(1)的基礎上增加了一個自動緩沖單元(ABU)。BSP是一種增強型標準串行口。

ABU利用獨立于CPU的專用總線，讓串行口直接R／W’C54x的內部存儲器。工作方式：①非緩沖方式：同（1）產生以字為基礎中斷（WXINT、WRINT）加到CPU。②自動緩沖方式：直接與C54x內部M進行16位數據傳送。

（3）時分多路串行口

將時間間隔分成若干個子間隔，按照事先規(guī)定，每個子間隔表示一個通信信息。注意：C54xTDM最多可以有8個TDM信道可用。工作方式：非TDM方式{同（1）}和TDM方式用途：為多處理器通信提供簡便而有效的接口。（用一個信息發(fā)送數據，用8個信道中的一個或一個以上的信道接收數據）。

總結：串行口（所有）都是雙緩沖的。標準串行口的最高工作頻率是CLKOUT的1/4。40MHZ，10Mbit/s。BSP與C54x的系統(tǒng)主時鐘頻率相同。

本節(jié)主要討論（1）。2.串行口的組成框圖串行口的組成DRR數據接收寄存器DXR數據發(fā)送寄存器地址：P266附錄4RSR接收移位XSR發(fā)送移位控制電路16位硬件連線：DR：串行接收數據FSR：接收時幀同步信號CLKR：接收時鐘信號

3.串行口控制寄存器（SPC）——16位

（P166圖6-15）不同的應用需要不同的串行口工作模式，SP支持兩種基本的工作模式。①連續(xù)模式（FSM=0）：在每次接收、發(fā)送期間，只要

不斷寫入DRR或讀出DXR，就只需一個起始幀同步脈沖。②突發(fā)模式（FSM=1）：對每次傳送都需要一個幀同步脈沖，在分組數據傳送之間存在串行口非激活時間，利用這種模式可傳送短的信息分組。

11109876543210XRDYRRDYIN1IN0RRSTXRSTTXMMCMFSMFODLBRESRRRRRR/WR/WR/WR/WR/WR/WR15141312FREESOFTRSRFULLXSREMPTYR/WR/WRR

SPC中各位的功能描述如下：Free、Soft：仿真控制位。RSRFULL：接收移位寄存器已滿標志位。

：發(fā)送移位寄存器已空標志位。

XRDY：發(fā)送準備就緒位。RRDY：接受就緒位。

IN1、IN0：當CLKX引腳作為輸入時，該位反映輸入信號的電平。

：接收復位標志。：發(fā)送復位標志。TXM：發(fā)送方式（TXM）位。用于設定幀同步脈沖FSX的來源。

FSM：幀同步方式位。

FO：數據寬度標志位。DLB：數字自循環(huán)測試方式位。（為1時允許使用該功能，MCM）Res：保留位。此位總是讀成0。

4.串行通信（1）查詢法：查詢SPC。

用查詢法確定何時FIFO緩沖器（DRR、DXR、RSR、XSR）需要服務，則應在中斷屏蔽reg（IMR）屏蔽他們，以使不能產生中斷。

有兩種方法：查詢法和中斷法，此兩種方法管理R/W和FIFO緩沖器。（2）中斷法：設置XINT或RINT。①復位和初始化SP

給SPC置0