DSP技術(shù)及應(yīng)用結(jié)課PPT中國地質(zhì)大學(xué)

1、DSPDSP技術(shù)及應(yīng)用結(jié)課論文技術(shù)及應(yīng)用結(jié)課論文內(nèi)容內(nèi)容l C62/64XX芯片的體系結(jié)構(gòu)l C62/64XX的開發(fā)環(huán)境l C6201在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用l C62/64XX開發(fā)板資源TMS320C6000TMS320C6000簡介簡介美國TI公司發(fā)布的DSP芯片TMS320C6000 包括 TMS320C62xx和 TMS320C64xx兩個定點系列和 TMS320C67xx 浮點系列，二個系列相互兼容。C6000系列DSP主要特點: 1）采用了VelociTI甚長指令字（VLIW,Very Long Instruction Word）結(jié)構(gòu)，可以單周期發(fā)射多條指令，實現(xiàn)很高的指令級并行效率。

2、2）統(tǒng)一的開發(fā)工具 3）管腳和代碼兼容 C62/64XX C62/64XX系列系列CPUCPU結(jié)構(gòu)介紹結(jié)構(gòu)介紹 TMS320C62XX/C64XX/C67XXTMS320C62XX/C64XX/C67XX結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖 圖中陰影部分為CPU，它包括：1、 程序讀入及指令 譯碼、 分配機構(gòu)2、程序執(zhí)行機構(gòu) 3、芯片測試和仿真端口及其控制邏輯。 C62/64XX C62/64XX系列系列CPUCPU結(jié)構(gòu)介紹結(jié)構(gòu)介紹程序執(zhí)行機構(gòu)包括1） 2 個對稱數(shù)據(jù)通路A 和 B，每組數(shù)據(jù)通路有讀入及存儲（寫出）數(shù)據(jù)總線與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器相連。2） 2 個對稱的通用寄存器組3） 2組對稱的功能單元（每組 4 個）

3、4） 控制寄存器組和控制邏輯以及中斷邏輯等 C62XX C62XX系列系列CPUCPU結(jié)構(gòu)介紹結(jié)構(gòu)介紹2 個對稱的可進行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)通路（A 和 B）16個（個（C64x有有32個）個）32位位通用寄存器通用寄存器4個功能單元個功能單元（.L、.S、.M和和.D）16個（個（C64x有有32個）個）32位通位通用寄存器用寄存器4個功能單元個功能單元（.L、.S、.M和和.D）每個數(shù)據(jù)通路的每個數(shù)據(jù)通路的4個功能單元有單一的個功能單元有單一的數(shù)據(jù)總線連接到數(shù)據(jù)總線連接到 CPU 另一側(cè)的寄存器上另一側(cè)的寄存器上數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)通路A數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)通路B CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制TM

4、S320C62XX CPU數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)通路 CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制TMS320C64XX CPU數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)通路 CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制C62xx和C64xx有類似的數(shù)據(jù)通道都包括：2 個通用寄存器組（A 和 B）8 個功能單元（.L1、.L2、.S1、.S2、.M1、.M2、.D1 和.D2）2 個數(shù)據(jù)讀取通路（LD1 和 LD2） C64xx 每側(cè)有 2 個 32 位讀取總線，C62xx 每側(cè)只有 1 個 32 位讀取總線。2 個數(shù)據(jù)存儲通路（ST1 和 ST2） C64xx 每側(cè)有 2 個 32 位存儲總線， C62x每側(cè)只有 1 個 32 位存儲

5、總線。2 個寄存器組交叉通路（1X 和 2X） 2 個數(shù)據(jù)尋址通路（DA1 和 DA2） CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制通用寄存器的作用通用寄存器的作用1、存放數(shù)據(jù)，作為指令的源操作數(shù)和目的操作數(shù)。2、作為間接尋址的地址指針，其中用于循環(huán)尋址的寄存器為A4-A7和B4-B7。3、條件寄存器為A1,A2,B0,B1,B2，C64x中A0也可以用作條件寄存器。 通用寄存器組支持32位和40位定點數(shù)據(jù),C64x也支持64位雙精度數(shù)據(jù)，32位數(shù)據(jù)可以存放在任一通用寄存器內(nèi)，對于40位和64位數(shù)據(jù)，需跨放在兩個寄存器內(nèi)。 CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制 TMS320C62xxCP

6、U數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)通路功能單元每個功能單元都有各自到通用寄存器的讀寫端口，其中2個32讀端口，1個32寫端口。.L1、.L2、.S1和.S2另有8位讀端口和寫端口，支持40位操作數(shù)的讀寫。同一周期8個功能單元可并行使用。C64x 的.M 單元可以返回 64 位結(jié)果，所以它還多了一個 32 位寫端口。.M 單元long dst是32MSB ,dst是 32 LSB。 功能單元功能單元執(zhí)行的操作執(zhí)行的操作（黑體字為只有（黑體字為只有c64c64系列才有的功能）系列才有的功能）功能單元功能單元執(zhí)行的操作執(zhí)行的操作（黑體字為只有（黑體字為只有c64c64系列才有的功能）系列才有的功能）功能單元功能單元執(zhí)行

7、的操作執(zhí)行的操作（紅色字體為只有（紅色字體為只有c64c64系列才有的功能）系列才有的功能） CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制功能單元功能單元.L1,.S1,.M1.D1(僅僅C64x）A組組寄存器寄存器B組組寄存器寄存器功能單元功能單元.L2,.S2,.M2.D2(僅僅C64x）1x2x寄存器組交叉通路CPU中有兩個交叉通路1X和2X。1X：允許A側(cè)功能單元讀取B組寄存器數(shù)據(jù)。2X：允許B側(cè)功能單元讀取A組寄存器數(shù)據(jù)每側(cè)僅有一個交叉通路，在同一周期內(nèi)從另一側(cè)寄存器組讀操作數(shù)只能一次，或者同時進行使用2個交叉通路（1X和2X）的操作.S,.M,.D功能單元僅src2可以使用另一側(cè)寄存

8、器數(shù)據(jù)僅C64系列的.D能使用交叉通路 CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制A組組寄存器寄存器B組組寄存器寄存器.D1.D2LD1a 32 MSBST2b 32LSBLD2b 32 LSBDA1DA2LD1b32 LSBLD2a 32 MSB ST1b 32LSB ST1a 32MSBST2a 32MSBTMS320C64x存儲器讀取通路存儲器讀取通路數(shù)據(jù)存儲器及讀取存儲通路在C62xx的CPU中，有2個32位通路（每側(cè)1個）把數(shù)據(jù)從存儲器讀取到寄存器（Load指令） 。C67xx 和 C64xx 除此之外，還有第 2 個 32 位讀取通路,圖中的LD1a,LD2a。C62xx/C67x

9、x有2個32位寫數(shù)據(jù)通路ST1和ST2，可分別將各組寄存器的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器（Store指令）。C64xx支持雙字存儲，還有第2個32位存儲通路,圖中的ST1a和ST2a。 CPU CPU數(shù)據(jù)通路與控制數(shù)據(jù)通路與控制2個數(shù)據(jù)地址通路 DA1，DA2允許寄存器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)地址支持同側(cè)寄存器到存儲器的存取操作.也允許寄存器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)地址支持另一側(cè)寄存器到存儲器的存取操作 ST1a 32MSB ST1a 32MSB ST1b 32LSBTMS320C64x存儲器讀取通路存儲器讀取通路控制寄存器控制寄存器TMS320C67xx 除上述控制寄存器外，除上述控制寄存器外， 為支持浮點運算，為支持浮點運算

10、， 還另外配置了還另外配置了 3個寄存器控制個寄存器控制浮點運算。浮點運算。TMS320C64xx另外配置了一個寄存器控制另外配置了一個寄存器控制 Galois 生成多項式函數(shù)，生成多項式函數(shù)， 稱為稱為 GFPGFR?？刂萍拇嫫骺刂萍拇嫫髟L問控制寄存器使用：搬移MVC指令僅功能單元 .S2 可通過 MVC指令訪問控制寄存器，從而對控制寄存器進行讀寫操作?？刂萍拇嫫鹘M控制寄存器組.S2控制狀態(tài)寄存器控制狀態(tài)寄存器 控制狀態(tài)寄存器字段描述控制狀態(tài)寄存器字段描述C6000C6000芯片公共指令集概述芯片公共指令集概述 C62/64xxC62/64xx指令集（根據(jù)功能單元分類）指令集（根據(jù)功能單元分

11、類）TMS320C6400 系列擴展了 88 條指令， 這些指令的擴展建立在其 CPU 結(jié)構(gòu)改進基礎(chǔ)之上。 與 C6000 公共指令集的指令功能及運行完全一致，只是增加了可執(zhí)行這些指令的功能單元。這類指令共有6條，如AND指令，C62x/C67x里，只有 .L和 .S功能單元可以運行，在C6400系列里，.D功能單元也可運行。 與 C6000 公共指令集內(nèi)對應(yīng)指令的功能及運行基本一致， 主要差別是指令操作數(shù)的類型增加了。 新增指令 48 條， 例如求點積和的指令 DOTP2、 Galois 域乘法運算指令 GMPY4 和數(shù)據(jù)打包與解包指令 PACK2/UNPKHU4 等。 C6000C6000

12、芯片公共指令集概述芯片公共指令集概述指令操作碼映射指令操作碼映射指令指令域域并行執(zhí)并行執(zhí)行行目的寄存器為目的寄存器為A組或組或B組組指定條件寄存指定條件寄存器器是否等于零的測是否等于零的測試試源源2使用交叉通使用交叉通路路 TMS320C6000.L/.M指令操作碼映射圖 指令操作碼映射指令操作碼映射基址基址尋址寄存器尋址寄存器寄存器偏移量寄存器偏移量/5/5位無符號常量位無符號常量尋址模式尋址模式 LDDWLDDW位位選擇選擇D1D1或或D2D2load/storeload/store指令域指令域 TMS320C6000.D指令操作碼映射圖 指令操作碼映射指令操作碼映射 TMS320C600

13、0 NOP 指令操作碼映射圖并行操作并行操作l 取指包:八條32bit指令l 執(zhí)行包:所有并行執(zhí)行的指令組成一個執(zhí)行包，最多包含8條指令。執(zhí)行包中的每一條指令使用的功能單元必須各不相同。l 每條指令的并行執(zhí)行位(p位)控制本條指令是否與取指包中的其他指令并行執(zhí)行：lp =1 與下條指令并行l(wèi)p =0 下條指令在當(dāng)前指令的下個周期執(zhí)行 取指包的基本格式取指包的基本格式并行操作并行操作例：一個取指包分為幾個執(zhí)行包時，各指令的并行執(zhí)行位（P位)模式條件操作條件操作p cregcreg指定條件寄存器指定條件寄存器pz z=1=1，進行零測試，即條件寄存器內(nèi)容為零時為真，進行零測試，即條件寄存器內(nèi)容為零

14、時為真pz z=0=0，進行非零測試，即條件寄存器內(nèi)容為非零時為真，進行非零測試，即條件寄存器內(nèi)容為非零時為真pcregcreg=0=0，z z=0=0，意味著指令將無條件地執(zhí)行，意味著指令將無條件地執(zhí)行p 在書寫匯編程序時，以方括號對條件操作進行描述，方括號內(nèi)是條件寄存在書寫匯編程序時，以方括號對條件操作進行描述，方括號內(nèi)是條件寄存器的名稱器的名稱, ,即即A0A0（僅（僅C64XC64X）A1,A2,B0-B2A1,A2,B0-B2。p 例如：例如：A2 ADD .L2 B1,B2,B3;ADDA2 ADD .L2 B1,B2,B3;ADD指令在指令在A2A2非零時執(zhí)行非零時執(zhí)行p !A2

15、 ADD .L2 B1,B2,B3;ADD !A2 ADD .L2 B1,B2,B3;ADD指令在指令在A2A2零時執(zhí)行零時執(zhí)行尋址方式尋址方式尋址模式寄存器(AMR）尋址方式尋址方式尋址模式TI公司針對 TMS320C6000系列的數(shù)字信號處理器，推出了一種CCS集成開發(fā)軟件。在這種CCS集成開發(fā)軟件的環(huán)境下，C編譯器的效率可達80 %,若將新的線性匯編語言和TMS320C6000匯編優(yōu)化器配合使用，可使代碼效率高達95 %以上。DSP CCS工程文件構(gòu)成（1）源文件(*.c *.asm)（2）頭文件(*.h *.inc)（3）cmd文件，分為2種： 一種是用來分配RAM空間的，用來將程序下

16、載到RAM內(nèi)調(diào)試，因為開發(fā)過程中大部分時間在調(diào)試程序，因此多用這類cmd；另一種是分配Flash空間的，當(dāng)程序調(diào)試完畢后，需要將其燒寫到Flash中固化。（4）庫文件(*.lib *.dll)庫文件包含了寄存器的地址和對應(yīng)標(biāo)示符的定義，還包括了標(biāo)準(zhǔn)C/C+運行支持庫函數(shù)。*.lib為靜態(tài)庫文件，在編譯時調(diào)用，調(diào)用時直接加載到內(nèi)存；*.dll為動態(tài)庫文件，在運行時調(diào)用。創(chuàng)建DSP TMS320C62XX工程準(zhǔn)備工作：（1）從http:/ C6000系列的芯片支持庫（TMS320C6000 Chip Support Library）安裝C6XCSL，點擊.exe文件（其實就是解壓），選擇路徑，本文

17、為設(shè)為C6XCSL_ROOT=E:MyDesignerdspC6XCSL （2）下載并安裝破解CCS 5.3，安裝路徑不要有中文字符新建工程（1）File - New Project - CCS Project，工程路徑不要有中文字符。（2）添加庫文件工程右鍵 - Add Files.轉(zhuǎn)到C6XCSL_ROOTlib_3x下。這里有2個6201系列文件：csl6201.lib和csl6201e.lib。 兩者區(qū)別是csl6201.lib用于小端(little endian)格式DSP，而csl6201e.lib用于大端(little endian)格式DSP。我們新建工程時選擇了小端，因此這里

18、選擇csl6713.lib。然后彈出提示，選擇“copy to files”將庫文件拷貝一份到當(dāng)前工程。（3）添加頭文件基本頭文件是與庫文件對應(yīng)的。將C6XCSL_ROOTinclude文件夾拷貝到當(dāng)前工程目錄。工程右鍵 - Properties, Build - C6000 Compiler - Include Options，添加./include頭文件搜索目錄。（4）添加.cmd文件（5）新建mian.cC6201在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用TMS320C6201芯片在醫(yī)學(xué)圖像處理中的應(yīng)用實例在臨床診療中，越來越依賴于對醫(yī)學(xué)圖像的診斷，圖像的質(zhì)量好壞直接影響醫(yī)生的診斷結(jié)果，關(guān)系到人們的身體健康。而

19、醫(yī)學(xué)圖像又具有信息量較大的特點，有時還需要進行增強和銳化等圖像處理，其算法復(fù)雜，所以對處理的實時性提出了更高的要求。舉個TMS320C6000系列芯片的應(yīng)用實例，TM S320C6201是屬于TMS320C62X系列的芯片，該處理器可采用50MHz 或100MHz的工作頻率，經(jīng)過內(nèi)部變頻后升至200MHz，每秒可完成1. 6G次操作。TMS320C6201有532支管腳，采用BGAP封裝，內(nèi)部含有具備超長指令字處理能力的CPU和8個功能單元，而且具有良好的外部RAM接口和16Bit的主機接口以及四通道的DMA功能。TMS320C6201在醫(yī)學(xué)圖像處理中的典型應(yīng)用系統(tǒng)大體如圖1所示，系統(tǒng)主要TM S320C6201、主機部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FLASH MEMO