第2章TMS320C55x的硬件結(jié)構(gòu)ppt課件

1、2.1 TMS320C55x DSP的根本構(gòu)造的根本構(gòu)造 2.2 TMS320VC5509A的主要特性的主要特性 2.3 TMS320C55x 存儲(chǔ)空間構(gòu)造存儲(chǔ)空間構(gòu)造 表表2-1 C55x與與C54x的比較的比較140位表表2-2 C55x的特征及優(yōu)點(diǎn)的特征及優(yōu)點(diǎn) C55x有1條32位的程序數(shù)據(jù)總線PB，5條16位數(shù)據(jù)總線BB、CB、DB、EB、FB和1條24位的程序地址總線及5條23位的數(shù)據(jù)地址總線，這些總線分別與CPU相連?？偩€經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器接口單元M與外部程序總線和數(shù)據(jù)總線相連，實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。這種并行的多總線構(gòu)造，使CPU能在一個(gè)CPU周期內(nèi)完成1次32位程序代碼讀、3次1

2、6位數(shù)據(jù)讀和兩次16位數(shù)據(jù)寫(xiě)。C55x根據(jù)功能的不同將CPU分為4個(gè)單元，即指令緩沖單元I、程序流程單元P、地址流程單元A和數(shù)據(jù)計(jì)算單元D。TMS320C55x CPU構(gòu)造圖構(gòu)造圖 3條讀數(shù)據(jù)地址總線BAB、CAB、DAB與3條讀數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線BB、CB、DB配合運(yùn)用，即BAB對(duì)應(yīng)BB、CAB對(duì)應(yīng)CB和DAB對(duì)應(yīng)DB。地址總線指定數(shù)據(jù)空間或I/O空間地址，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線將16位數(shù)據(jù)傳送到CPU的各個(gè)功能單元。其中，BB只與D單元相連，用于實(shí)現(xiàn)從存儲(chǔ)器到D單元乘法累加器MAC的數(shù)據(jù)傳送。特殊的指令也可以同時(shí)運(yùn)用BB、DB和CB來(lái)讀取三個(gè)操作數(shù)。 2條寫(xiě)數(shù)據(jù)地址總線條寫(xiě)數(shù)據(jù)地址總線EAB、FAB與兩條

3、寫(xiě)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線與兩條寫(xiě)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線EB、FB配合運(yùn)用，即配合運(yùn)用，即EAB對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)EB、FAB對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)FB。地址總線指定數(shù)據(jù)空間或。地址總線指定數(shù)據(jù)空間或I/O空間地址，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線，將數(shù)據(jù)從空間地址，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線，將數(shù)據(jù)從CPU的功能單元傳送到數(shù)據(jù)空間或的功能單元傳送到數(shù)據(jù)空間或I/O空間。一切數(shù)據(jù)空間地址由空間。一切數(shù)據(jù)空間地址由A單元產(chǎn)生。單元產(chǎn)生。EB和和FB從從P單元、單元、A單元和單元和D單元接納數(shù)據(jù)，對(duì)于同時(shí)向存儲(chǔ)器寫(xiě)兩個(gè)單元接納數(shù)據(jù)，對(duì)于同時(shí)向存儲(chǔ)器寫(xiě)兩個(gè)16位數(shù)據(jù)的指令要運(yùn)用位數(shù)據(jù)的指令要運(yùn)用EB和和FB，而對(duì)于完成單寫(xiě)操作的指令只運(yùn)用，而對(duì)于完成單寫(xiě)操作的指令只運(yùn)用EB。指

4、令緩沖單元構(gòu)造圖指令緩沖單元構(gòu)造圖 程序流程單元構(gòu)造圖程序流程單元構(gòu)造圖 地址流程單元構(gòu)造圖地址流程單元構(gòu)造圖 3對(duì)于對(duì)于16位立刻數(shù)可完成向左最多位立刻數(shù)可完成向左最多15位的移位操作。位的移位操作。數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)單元構(gòu)造圖數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)單元構(gòu)造圖 流水線的第一階段取流水線 其中PF1表示向存儲(chǔ)器提供的程序地址，PF2表示等待存儲(chǔ)器的呼應(yīng)，F(xiàn)表示從存儲(chǔ)器取一個(gè)指令包并放入指令緩沖隊(duì)列中，PD表示對(duì)指令緩沖隊(duì)列中的指令預(yù)解碼確定指令的起始和終了位置；確定并行指令。流水線的第二階段執(zhí)行流水線流水線的第二階段執(zhí)行流水線 流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況 從指令緩沖隊(duì)列中讀6個(gè)字節(jié)的

5、指令對(duì)一個(gè)指令對(duì)或一個(gè)單指令進(jìn)展解碼給對(duì)應(yīng)的CPU功能單元分配指令讀取STx_中55種與數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生相關(guān)的位流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況續(xù)流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況續(xù) 下面經(jīng)過(guò)舉例來(lái)闡明流水線的任務(wù)方式。下面經(jīng)過(guò)舉例來(lái)闡明流水線的任務(wù)方式。AMOV #k23, XARx :在在AD節(jié)拍用一個(gè)立刻數(shù)對(duì)節(jié)拍用一個(gè)立刻數(shù)對(duì)XARx初始化；初始化；MOV #k, ARx :ARx不是經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器映射方式尋址的，在不是經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器映射方式尋址的，在X節(jié)拍用一個(gè)節(jié)拍用一個(gè)立刻數(shù)初始化立刻數(shù)初始化ARx；MOV #k, mmap(ARx)：ARx是經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器映射方式尋址的，在是經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器映射方式尋址的，在

6、W節(jié)拍節(jié)拍用一個(gè)立刻數(shù)初始化用一個(gè)立刻數(shù)初始化ARx；AADD #k, ARx：對(duì)于這個(gè)特殊指令，在：對(duì)于這個(gè)特殊指令，在AD節(jié)拍用一個(gè)立刻數(shù)對(duì)節(jié)拍用一個(gè)立刻數(shù)對(duì)ARx初初始化；始化；MOV #k, *ARx+：在：在W+節(jié)拍對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展寫(xiě)操作；節(jié)拍對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展寫(xiě)操作；MOV *ARx+, AC0：在：在AD節(jié)拍對(duì)節(jié)拍對(duì)ARx 進(jìn)展讀和更新操作，在進(jìn)展讀和更新操作，在X節(jié)拍載入節(jié)拍載入AC0；ADD #k, ARx：在：在X節(jié)拍的開(kāi)場(chǎng)時(shí)辰讀節(jié)拍的開(kāi)場(chǎng)時(shí)辰讀ARx，在，在X節(jié)拍的終了時(shí)辰修正節(jié)拍的終了時(shí)辰修正ARx；ADD ACy, ACx：在：在X節(jié)拍讀節(jié)拍讀/寫(xiě)寫(xiě)ACx和和ACy；MOV m

7、map(ARx) , ACx：ARx是經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器映射方式尋址的，在R節(jié)拍讀取ARx，在X節(jié)拍修正ACx ；MOV ARx, ACx：ARx 不是經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器映射方式尋址的，在X節(jié)拍讀取ARx，在X節(jié)拍修正ACx ；BSET CPL ：在X節(jié)拍設(shè)置CPL位；PUSH, POP, RET或AADD #K8, SP ：在AD節(jié)拍讀取和修正SP，假設(shè)選擇32位棧方式，SSP會(huì)發(fā)生變化；XCCPART overflow(ACx)：在X節(jié)拍判別條件，但是不論條件能否滿足，AR1都會(huì)加1；| MOV *AR1+, AC1XCCPART overflow(ACx)：在R節(jié)拍判別條件，滿足條件向存儲(chǔ)器完成寫(xiě)操作，

8、但是不論| MOV AC1, *AR1+ 條件能否滿足，AR1都會(huì)加1XCC overflow(ACx)：在AD節(jié)拍判別條件，只需滿足條件時(shí)，AR1加1| MOV *AR1+, AC1 l兩個(gè)乘法累加單元兩個(gè)乘法累加單元MAC：每個(gè)乘法累加單元可在：每個(gè)乘法累加單元可在一個(gè)周期內(nèi)處置一個(gè)周期內(nèi)處置17位位17位的乘法運(yùn)算。位的乘法運(yùn)算。l40位的算術(shù)邏輯單元位的算術(shù)邏輯單元ALU和一個(gè)和一個(gè)16位的算術(shù)邏輯位的算術(shù)邏輯單元：算術(shù)邏輯單元具有并行處置才干，采用并行處置單元：算術(shù)邏輯單元具有并行處置才干，采用并行處置可以降低系統(tǒng)處置時(shí)鐘從而降低功耗。這些資源由可以降低系統(tǒng)處置時(shí)鐘從而降低功耗。這些

9、資源由CPU中的地址單元中的地址單元AU和數(shù)據(jù)單元和數(shù)據(jù)單元DU進(jìn)展管理。進(jìn)展管理。l采用先進(jìn)的多總線構(gòu)造：經(jīng)過(guò)三條內(nèi)部數(shù)據(jù)采用先進(jìn)的多總線構(gòu)造：經(jīng)過(guò)三條內(nèi)部數(shù)據(jù)/操作數(shù)來(lái)操作數(shù)來(lái)讀總線和兩條內(nèi)部數(shù)據(jù)讀總線和兩條內(nèi)部數(shù)據(jù)/操作數(shù)來(lái)寫(xiě)總線，從而完成對(duì)指操作數(shù)來(lái)寫(xiě)總線，從而完成對(duì)指令和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。令和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。l有有128KB16位的片上位的片上RAM，其中包括，其中包括64KB的雙存取的雙存取RAMDARAM和和192KB的單存取的單存取RAMSARAM。l8MB16位的最大可訪問(wèn)外部尋址空間同步位的最大可訪問(wèn)外部尋址空間同步DRAM。l外部存儲(chǔ)器接口外部存儲(chǔ)器接口EMIF與通用輸入與通用輸入

10、/輸出輸出GPIO共用共用引腳，當(dāng)不運(yùn)用外部存儲(chǔ)器接口時(shí)，這些引腳可以當(dāng)作通用引腳，當(dāng)不運(yùn)用外部存儲(chǔ)器接口時(shí)，這些引腳可以當(dāng)作通用輸入輸入/輸出接口來(lái)運(yùn)用，輸出接口來(lái)運(yùn)用，EMIF接口可以實(shí)現(xiàn)與異步靜態(tài)接口可以實(shí)現(xiàn)與異步靜態(tài)RAMSRAM、異步、異步EPROM和同步和同步DRAMSDRAM的的無(wú)縫銜接。無(wú)縫銜接。VC5509A有內(nèi)核電源和外設(shè)電源兩種。有內(nèi)核電源和外設(shè)電源兩種。CVDD是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的CVDD分別為分別為+1.2V、+1.35V和和+1.6V，為，為CPU內(nèi)核提供公用電源。內(nèi)核提供公用電

11、源。DVDD是數(shù)字電源，是數(shù)字電源，+3.3V，為，為I/O引腳提供公用電源。引腳提供公用電源。USBVDD是數(shù)字電源，是數(shù)字電源，+3.3V，為，為USB模塊的模塊的I/O引腳提供公引腳提供公用電源。用電源。RDVDD 是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的RDVDD分別為分別為+1.2V、+1.35V和和+1.6V，為，為RTC模塊的模塊的I/O引腳提供公用電源。引腳提供公用電源。RCVDD 是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的RCVDD分別為分別為

12、+1.2V、+1.35V和和+1.6V，為，為RTC模塊提供公用電源。模塊提供公用電源。AVDD 是模擬電源，是模擬電源，+3.3V，為，為10位的位的A/D提供公用電源。提供公用電源。ADVDD ，+3.3V，為，為10位位A/D數(shù)字部分提供公用電源。數(shù)字部分提供公用電源。USBPLLVDD 是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為是數(shù)字電源，對(duì)于時(shí)鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的USBPLLVDD分別為分別為+1.2V、+1.35V和和+1.6V，為，為USB的的PLL提供公用電源。提供公用電源。VSS是數(shù)字地，為是數(shù)字地，為I/O和內(nèi)核引腳接地。和內(nèi)核引腳接地。AVSS

13、是模擬地，為是模擬地，為10位位A/D接地。接地。ADVSS為為10位位A/D的數(shù)字部分接地。的數(shù)字部分接地。USBPLLVSS是數(shù)字地，為是數(shù)字地，為USB的的PLL接地。接地。存儲(chǔ)器映射存儲(chǔ)器映射 當(dāng)CPU從程序空間讀取指令時(shí)，采用字節(jié)尋址，即按字節(jié)分配地址，且地址為24位。一個(gè)行寬為32位存儲(chǔ)器的地址分配由以下圖闡明，每個(gè)字節(jié)分配一個(gè)地址，例如字節(jié)0的地址是00 0100h，字節(jié)2的地址是00 0102h。字節(jié)地址00 0100h00 0103h字節(jié)1字節(jié)0字節(jié)2字節(jié)地址100002h表表2-5 指令長(zhǎng)度及地址分配指令長(zhǎng)度及地址分配圖圖2-9 存儲(chǔ)器中的指令存儲(chǔ)器中的指令 當(dāng)CPU訪問(wèn)數(shù)

14、據(jù)空間時(shí)，采用字尋址，即為每個(gè)16位的字分配一個(gè)23位寬的地址，下面闡明了一行32位寬的存儲(chǔ)器的地址分配，字0的地址為00 0100h，字1的地址為00 0101h。字1字0字地址100001h 由于地址總線是24位寬，所以，當(dāng)CPU讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)空間時(shí)，23位的地址左移一位，最低位補(bǔ)0。例如，一條指令在23位地址00 0102h上讀一個(gè)字，讀數(shù)據(jù)地址總線上傳送的值是00 0204h，如下所示。字地址：000 0000 0000 0001 0000 0010讀數(shù)據(jù)地址總線：0000 0000 0000 0010 0000 0100 C55x DSP指令處置的數(shù)據(jù)類型有指令處置的數(shù)據(jù)類型有8位、位、

15、16位和位和32位。位。 數(shù)據(jù)空間是采用字尋址，但數(shù)據(jù)空間是采用字尋址，但C55x有專門(mén)的指令可以選擇有專門(mén)的指令可以選擇字的高字節(jié)或低字節(jié)，進(jìn)展字的高字節(jié)或低字節(jié)，進(jìn)展8位數(shù)據(jù)的處置。字節(jié)裝載指令將位數(shù)據(jù)的處置。字節(jié)裝載指令將從數(shù)據(jù)空間讀取的字節(jié)進(jìn)展從數(shù)據(jù)空間讀取的字節(jié)進(jìn)展0擴(kuò)展或符號(hào)擴(kuò)展，然后裝入存放擴(kuò)展或符號(hào)擴(kuò)展，然后裝入存放器中；字節(jié)存儲(chǔ)指令可將存放器中的低器中；字節(jié)存儲(chǔ)指令可將存放器中的低8位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)空位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)空間指定的地方。間指定的地方。MOV high_byte(Smem) , dstMOV low_byte(Smem) , dstSmem(158)Smem(70)

16、Smem(158)字節(jié)裝載Smem(158)表表2-6 字節(jié)裝載和字節(jié)存儲(chǔ)指令字節(jié)裝載和字節(jié)存儲(chǔ)指令 當(dāng)當(dāng)CPU存取長(zhǎng)字時(shí)，存取地址是指存取長(zhǎng)字時(shí)，存取地址是指32位數(shù)據(jù)的高位數(shù)據(jù)的高16位位MSW的地址，而低的地址，而低16位位LSW的地址取決于的地址取決于MSW的地址。詳細(xì)闡明如下所示。的地址。詳細(xì)闡明如下所示。 假設(shè)假設(shè)MSW的地址是偶地址，那么的地址是偶地址，那么LSW的地址加的地址加1。LSWMSW字地址100001h假設(shè)假設(shè)MSW的地址是奇地址，那么的地址是奇地址，那么LSW的地址減的地址減1。 MSWLSW字地址100001h算法：對(duì)于已確定地址的算法：對(duì)于已確定地址的MSWLSW，將其地址的，將其地址的最低有效位取反，可得到最低有效位取反，可得到LSWMSW的地址。的地址。 下面經(jīng)過(guò)實(shí)例來(lái)闡明數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)空間是如何存儲(chǔ)的。有7種變長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在32位寬的存儲(chǔ)器中。 根據(jù)表2-7和圖2-10可以看出，為了存取一個(gè)長(zhǎng)字必需參考它的MSW，C的存取地址是00 0102h，D的存取地址是00 0105h；字地址也可以存取字節(jié)，如在地址00 0107h上，