DSPTMS320C54X系列芯片結(jié)構(gòu)與基本特征精

1、TMS320C54X的基本結(jié)構(gòu)和特征相同, 裝上TMS320C54X系列冇多種芯片型號，如表5.1,基本結(jié)構(gòu) 主要區(qū)別是片內(nèi)存儲器容量.片內(nèi)外設(shè)、供電電壓和封3.1 TMS32OC54X的基本結(jié)構(gòu)4條程序/數(shù)據(jù)總線PB. CB. DB、程庁/數(shù)掘RdA（I5O）D（150）稅J/數(shù)擁RAM內(nèi)部總線IEEE1149.I 標冷測試/仿1X等待狀態(tài)發(fā)47器CPU6通道DMA由CPU、心、儲器和片內(nèi) 外設(shè)組成。<J17X17乘法器40bilALU40bi（丿川法器叱較選擇加尤舍入和飽和t viierbi加速器）A桶形移位器指數(shù)編碼器MACALU累加器屮行門卜:機接U通川1/040bit桶形（-1

2、631）40bit40bitACCA ACCB時蝕發(fā)生器尋址單元3.2 CPU結(jié)構(gòu)TMS320C54X CPU包括：40位算術(shù)邏輯運算單元ALU、40位累加器A 和B、移位-16-30位的40位桶形移位器、乘法器/加法器單元、尋址單元 和狀態(tài)和控制寄存器。1、算術(shù)邏輯單元ALU使用算術(shù)邏輯單元(ALU)和兩個累加器(A、B)能夠完成二進制 的補碼運算，同時，ALU還能夠完成布爾運算。算術(shù)邏輯單元的 輸入操作數(shù)可以來門： 16位的立即數(shù)；數(shù)據(jù)存儲器中的16位字；新存器T中的16位字；數(shù)據(jù)存儲器屮讀出的2個16位字；累加器A或B中的40位數(shù)；移位寄存器的輸出。即可完成雙16位運算(C16=l)，也

3、可進行40位運算。2、比較選擇存儲單元CSSU通信領(lǐng)域常常用到維持比(Viterbi)算法，該算法需耍完成 大最的加法/比較/選樣(ACS)運算。CSSU單元支持各種Viterbi 算法，其屮加法fllALU單元完成，將ST1'|'的C16置1,所有的 雙字指令都會變成雙16位算術(shù)運算指令，這樣ALU就可以在一 個機器周期內(nèi)完成兩個16位數(shù)的加/減法運算，其結(jié)果分別存 放在累加器的高16位和低16位中。CSSUhJ以最人限度地完成 累加器高字與低字的比較操作，即選擇累加器屮較人的字，并 存儲在數(shù)據(jù)存儲器中，且不改變狀態(tài)寄存器ST0中的測試/控制 位TC字段和狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器TRN

4、的值。CSSU利用優(yōu)化的片內(nèi) 硬件加速Viterbi的蝶形運算。3、指數(shù)編碼器指數(shù)編碼器足一個專用碩件，它支持單周期指令EXP。 它可以求出累加器中的指數(shù)值，并以二進制補碼形式存放于T 中。川EXP和NORM指令町以對累加器中的內(nèi)容歸一化，完成 定點數(shù)和浮點數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。4、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U的寄存器。40位的累加器A、BHj以分成三部分分別映射在數(shù)據(jù)存儲空間的0頁:39-32 31-16 15-0AGAHAL39-3231-1615-0AGAHALAB安全位尚字低字AL： 8H, AH： 9H, AG： AHBL： BH, BH： CH, BG：

5、DH累加器的作用：累加器A和B都可以配置成乘法器/加法器或ALU的冃的寄存器。 提供ALU的另一個輸入。可作為乘法器（只有A） /加法器的輸入、通過桶形移位器實現(xiàn)移 位和循環(huán)移位。5、桶形移位器40位桶形移位器的輸入端來自: DB,取得16位輸入數(shù)據(jù)； DB和CB,取得32位輸入數(shù)據(jù); 40位累加器A或B。40位桶形移位器的輸出端接至： ALU的一個輸入端； CSSU單元輸入端。桶形移位器（40位）用來為輸入的數(shù)據(jù)進行定標，可以進行以下操 作： ALU運算前，對來自數(shù)據(jù)存儲器的操作數(shù)或者累加器的值進行定 標； 對累加器的值進行算術(shù)或邏輯移位； 對累加器歸一化處理； 對累加器的值存儲到數(shù)據(jù)存儲器

6、之前進行定標。桶形移位寄存器的控制： 操作數(shù)帶符號位/不帶符號位擴展控制：ST1寄存器的SXM位： 當SXM=1時，執(zhí)行符號位擴展。 移位位數(shù)的控制：指令中的移位數(shù)就是移位的位數(shù)。正值表示左移，負值表示右移。 移位數(shù)可以用以下方式定義：(1)指令操作數(shù)中給定的一個4或5位的立即數(shù)值表示一個移位數(shù)值， 范為(-16-15)0狀態(tài)寄存器ST1的累加器移位方式(ASM)位，共5位，表示一個范 也為-1615的移位數(shù)。T寄存器中最低6位的數(shù)值表示一個范圍為1631的移位數(shù)。-4, B ；累加器A右移4位后加到累加器BASM, B ；累加器A按ASM規(guī)迄的移位數(shù)移位肩加到累例如：ADD A,ADD A.

7、；按T寄存器中的數(shù)值對累加器歸一化加器BNORM A6、乘法器/加法器單元 乘法器/加法器的控制：(1) 乘法器工作控制：狀態(tài)寄存器ST1屮的FRCT位=1時，小數(shù)相乘 方式，乘法結(jié)果左移1位，以消去名余的符號位。FRCT二0時，整數(shù) 相乘方式。(2) 乘法運算的飽和處理：當SMUL=1時，在用MAC或MAS指令進行累加以前，對乘法結(jié)果作飽 和處理。(3)加法運算的飽和處理：當OVM=1時，在用MAC或MAS指令進行累加以后，對加法結(jié)果作飽和 處理，然厲保存到累加器A或B。ALU運算發(fā)生正數(shù)溢出，U的累加器置成正的最人值 (007FFFFFFFH)；發(fā)生負數(shù)溢出置成負的最人值(FF800000

8、00H) 如果發(fā)生溢出則ST1的OVA位或OVB位置1。乘加結(jié)果的舍入(圓整)處理：如MAC、MAS等指令，如果帯后綴R,就對結(jié)果進行舍入處理，即加 215至結(jié)果，并將y的累加器的低16位清Oc7、狀態(tài)和控制寄存器C54X仃3個狀態(tài)和控制寄存器： 狀態(tài)寄存器O(STO)； 狀態(tài)寄存器1(STI)； 處理器工作方式狀態(tài)寄存器(PMST)o使川置位指令SSBX和復位指令RSBXnJ-以單獨設(shè)置 和清除狀態(tài)寄存器的各位。狀態(tài)寄存器STO和ST1 :STO主要反映尋址要求和計算的中間運行狀態(tài)。其各 位定義如下：bit15-1312111098-0位定義ARPTCCOVAOVBDPbit15-13112

9、1111098-0位定義ARP TCCOVAOVBDPDP(DataMemeryPagePointer)：姒"Mi養(yǎng);；邇。DP的.I i 11 JWWJ'k干 人廠' J b.II尸產(chǎn) yy->i rvm廠 j w » u 廠 j t乂 尸廠7 tj jtzrtj 人/i i 4a進位理備飩鮒數(shù)或颯魏協(xié)移輜翩川處義在第32位上。STO各位的含義sTo n要反映尋址要求和計算的中間運行狀態(tài)。bit15-1312111098-0位定義ARPTCCOVAOVBDPARP(AssistantRigisterPointer):輔助寄存器指針TC(TestCon

10、trolSignal):測試 / 控制標志。C(Carry)：進位標志。加法進位時置仁 減法借位時清0。OVA(OverflowA)：累加器A的溢出標志。OVB(OverflowB)：累加器B的溢出標志。DP(DataMemeryPagePointer)：數(shù)據(jù)存儲器頁指針。DP 的9位數(shù)作為高位將指令屮的低7位作為低位結(jié)合，形成 16位直接尋址方式下的數(shù)據(jù)存儲器地址。ST1各位含義STI丄要反映尋址要求、計算的初始狀態(tài)設(shè)置、I/O及中 斷控制。其各位定義如下：bit1514131211109含義BRAFCPLXFHMINTM0OVMbit87654-1含義.SXM.C16 FRCT 1r r

11、1,CMPT ,ASMFTE-丁鬧週呷號r時?譽咒邂尹朋悶匚汽哪啜對k臂那?町即躋c| )1 cciMuii/i mill killciviucic“ i ij |i f 門 i 丿 « /BRAF(Block Repeat Action Flag)：塊重復操作標志。CPL(Compiler mode)：直接尋址編輯方式標志位。XF(External Flag)： XF引腳狀態(tài)控制位hHVI(Hold Mode)：芯片響應HOLD借號時，CPU保持工作方式 標志OINTM(Interupt Mode)：中斷方式控制位。OVM(Overflow Mode)：溢出方式控制位。SXM(Si

12、gn-extension Mode)：符號位擴展方式控制位。C16(Double precision Arithmatic Mode)：雙 16位 / 雙精度算 術(shù)運算方式控制位。FRCT(Fraction Mode)：小數(shù)方式控制位。CMPT(Compatibility Mode)：間接尋址輔助寄存器修正方式 控制位。ASM(Accumulate Shift Mode)：累加器移位方式控制位。(2)處理器匸作模式狀態(tài)寄存器PMST位15-7IPTR6MP/MC5OVLY4AVIS3DROM2CLKOFF1SMUL0SST名稱復位值1FFHMP/MC引腳值0000無 效無 效位15-76543

13、210名稱IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOF FSMULSST復位值1FFHMP/MC引腳值0000無 效無 效處理器工作模式狀態(tài)寄存器PMSTIPTR：中斷向量指針；MP/MC：微處理器/微型計算機工作方式位OVLY： RAM重復占位位。AVSI：地址可見位。DROM：數(shù)據(jù)ROM位。CLKOFF： CLKOUT時鐘輸出關(guān)斷位。SMUL：乘法飽和方式位。SST：存儲飽和伎3.3 C54X片內(nèi)存儲器系統(tǒng)1、讀寫總線（1）秤序總線：（2）數(shù)據(jù)總線（3）地址總線：2、片內(nèi)存儲器（1）ROM：（2）DARAM：雙操作，CPU町在一個周期內(nèi)兩次讀/寫（3）SARAM :單操作，每個機器

14、周期只町被訪問一次3、存儲器空間C1）程序空間：數(shù)表（2）數(shù)據(jù)空間：（3）I/O 空間：PBCB、DB、EBPAB、 CAB、DAB、EAB64 K64 K字，64 K7-,要執(zhí)行的指令和執(zhí)行屮要用到的系各種數(shù)據(jù)映射外圉設(shè)備接口4、存儲器的分配（1）處理器工作方式狀態(tài)寄存器（PMST）的3個狀態(tài)位MP/ MC、 OVLY位、DROM位控制C54X片內(nèi)存雪器映射到程序或數(shù)據(jù) 存儲空間MP/MC位=0/1 ,則片內(nèi)ROM安攤到程丿芋空間（微計算機方式）/ 不安到程序空間（微處理器方式），片內(nèi)ROM16K,地址為 C000HFFFFH（MP/MC位=0 ）.OVL丫位=1/0,則片內(nèi)RAM安川到程序

15、和數(shù)據(jù)空間/只安扌II：到數(shù)據(jù)仔 儲空間：OVLY位=1，片內(nèi)DRAM 口 J作為程序存儲器空fuJ.OOOOH 7FFFHDROM位=1/0,則部分片內(nèi)ROM安rt到/不安拙到數(shù)據(jù)空間； DROM位=1,片內(nèi)ROM16K,其數(shù)據(jù)空間地址為C000HFFFFH;此時片 lAlDRAM/SRA M在數(shù)據(jù)空間地址安排為OOOOHBFFFH（2）在存儲空間最后的2KROM （F800HFFFFH）是由TI公 司定義的，一般參數(shù)表（口、A率壓擴表、正弦函數(shù)查找表）、 自檢程序（FF00HFF7FH ）、屮斷向暈表（FF80H FFFFH） O（3）在數(shù)據(jù)空間的前80H個地址單元是存儲器映射寄存器, 其

16、中：、26個CPU寄存器，見下表-外設(shè)寄存器（20H5FH）高速暫存區(qū)（60H7FH ）（4）對數(shù)據(jù)空間的RAM, C54X采川分塊方式，這樣在兩 個不同塊的數(shù)據(jù)可在同一周期讀寫。（5）C54X冇一個獨立編址的I/O設(shè)備空間。它是一個64K 字的地址空間（OOOOhFFFFh）,都在片外。訪問I/O是對 I/O映射的外部器件進行訪問，兩條指令可以対其尋址： PORTR（讀I/O設(shè)備）、PORTW （向I/O設(shè)備寫），引腳 MSTRB有效訪問存儲器，弓I腳IOTRB有效訪問I/O設(shè)備。（6）不同類型存儲器訪問時總線使用情況如表5.10, P85.存儲器映像CPU寄存器地 Jlt-P名稱G說明卩O

17、Hp1M2中斷屏蔽寄存著AIHqIFR中斷標志奇存器*2 5Hpi'保留-6H卩STOv伏態(tài)寄存器0Q7HaSTla伏態(tài)奇存 28H2AL*梟加器A低字 150位*9HPAHP麋器A,高字，3116位"AHcAW累加器A保護位，3932垃JBEBl漿加器B低字，150位PCHpBHt«加器B高字.3】"位門DHQBW累加器B保護位，3932位3EHqD普時寄存器-FHpTRNp$專按寄存器lOHJAR0稱助寄存器2lOHAR3輔助寄存器2nwAR2輔助寄存器212HqAR2P輔助寄存器2"13HqAR3r輔助寄存器3"14HdARQ輔助

18、寄存器4P15HdARa輔助寄存器5P16H3ARQ輔助寄存器27HARP輔助寄存器"18HpSPp堆棧指針*19HGBK循環(huán)緩沖大小寄存器-lAHGBRC0拱重復計數(shù)器IBHaRSAa塊重復首址賣存器QICHarear塊重復尾址蠢存器QIDHaPMSe邁器模式狀態(tài)寄存器口IEHqXP6程序計數(shù)器擴展寄存器J3.4 C54X中斷系統(tǒng)1、中斷類型C54X中斷系統(tǒng)有兩種屮斷：軟件中斷（INTR、TRAP、RESET）和®件屮斷 硬件屮斷引發(fā)方式：通過中斷引腳觸發(fā)的外部硬件中斷通過片內(nèi)1/0設(shè)備接口小斷信匕觸發(fā)的內(nèi)部破件中斷2、屮斷分類町屏蔽中斷和不町屏蔽屮斷。町屏蔽屮斷：町以用

19、軟件來屏蔽或使能的硬件和軟件屮斷C54X DSPJti多可以支持16個用戶町屏蔽屮斷非屏蔽中斷：這些中斷是不能夠屏蔽的。包扌舌所有的軟件中斷，以及 兩個外部碩件中斷（RS復位和NMI）3、中斷標志寄存器（IFR）中斷標志寄存器:是一個'C5402存儲器映射的CPU寄存器，町以 識別和清除冇效的屮斷。半一個中斷出現(xiàn)時，IFR中的相應的中斷 標志位置1,直到CPU識別該中斷為止resvdDMAC5DMAC4BXINT1DMAC3BRINT1DMAC2HPINTINT315-141312111098TINT1DMAC1DMACOIBXINTOIBRINTOTINTOINT2 INT1INTO

20、76543210斷標吉活除:®C54x DSP復位（RS引腳為低電平）O 中斷得到處理。 將1寫到IFR屮的適當位，相應的尚耒處理完的中斷被清除。 利用合適的'11斷號執(zhí)行INTR指令。4、中斷屏蔽寄存器（IMR）中斷屏蔽寄存器（IMR）:是一個存儲器映射的CPU寄存器，主要 川來屏蔽外部和內(nèi)部屮斷。resvdDMAC5DMAC4BXINT1DMAC3BRINT1DMAC2HPINTINT315-141312111098TINT1DMAC1DMAC0BXINT0BRINT0TINTOINT2INT1INTO76543210狀態(tài)寄存器ST1屮的INTM位=1, IMR無效。當S

21、T1'|'的INTM位=0時，IMR寄存器中的某一位為1,就使能相 應的屮斷。川戶可以對IMR寄存器進行讀寫操作。5、C54x DSP處理中斷的步驟（1）屮斷請求。通過軟件（程序代碼）或硬件（引腳或片內(nèi)外設(shè)）請 求掛起主程序。如果中斷源止在請求一個可屏蔽屮斷，則當屮斷被 接收到時屮斷標志寄存器（IFR）的相應位被置1。硬件屮斷111如下信號發(fā)出請求： INT3-INT 0弓 I 腳。/RS和/NMI引腳。RINTO、XINTO、RINT1 和XINT1 （串行口中斷）。TINT （富時器屮斷）O軟件中斷請求：INTR K：指令操作數(shù)（K屮斷號）表示CPU分支轉(zhuǎn)移到哪個屮斷 向址

22、地址。ST1寄存器的屮斷模式位（INTM）被設(shè)置為1用以禁止 町屏蔽中斷。TRAP：該指令執(zhí)行的功能打【NTR指令一致，但不設(shè)置INTM位。RESET：該指令執(zhí)行一個非屏蔽軟件復位，RESET指令影響STO 和ST1寄存器，但是不會影響PMST寄存器。當應答RESET指令時 ,INTM位被設(shè)置為1川以禁止可屏蔽中斷。應答中斷。軟件中斷和非屏蔽硬件中斷會立刻被應答，町屏蔽中斷僅僅 在如下條件滿足后才被應答：高優(yōu)先級。肖超過一個硬件屮斷同時被請求時,DSP按照中斷優(yōu) 先級響應中斷請求。INTM位為0。當響應一個屮斷后，INTM位被置1。如果程序使用 RETE指令退出屮斷服務程序后，從屮斷返回后IN

23、TM重新為0。使用®件復位（RS）或執(zhí)行SSBX INTM語句（禁止中斷）會將 1NTM位置1。通過執(zhí)行RSBX INTM語句（使能屮斷），可以復位 INTM位。INTM不會白動修改IMR或IFR寄存器。【MR屏蔽位為1。每個可屏蔽中斷在IMR寄存器中都冇自己的屏蔽 位。為了使能一個屮斷，可以將其屏蔽位置仁執(zhí)行中斷服務程序（ISR）一旦中斷被應答，發(fā)出中斷響應信號IACK,清除IFR 小的相應的屮斷標志位，C54X DSP執(zhí)行屮斷向量地址所 指向的分支轉(zhuǎn)移指令，并執(zhí)行中斷服務程序（ISR） O6、中斷向量地址的計算屮斷向暈可以映射到除保留區(qū)域外程序存儲器的任何 128字頁而的起始位置。中斷向暈地址是由PMST寄存器屮的IPTR （9位屮斷向 量指針）和左移2位后的中斷向量序號（中斷向量序號為 0-31,左移2后變成7位）所紐成。例如，如果的屮斷向暈號為16或Wh,左移2位后變成 40h,若IPTR=0001h,則中斷向量的地址為OOCOh,中斷IPTR=0 0000 0001 FINT=40h(INT0)向 量0000000011000000位15141312111098765432107、中斷操作流程按收小斷陸求IMR 般位=«?INTM=O?足否>對加蔽小跑?足心響心中斷產(chǎn)生ACK怙I PU 値侏心到軟竹堆祗1<I執(zhí)行1斷厳種丿P