《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課件第5章

第5章TMS320C54xDSP匯編指令5.1匯編程序格式5.2匯編表達(dá)式

5.3指令中的符號(hào)及縮寫5.4指令系統(tǒng)5.5可重復(fù)和不可重復(fù)執(zhí)行的指令5.6匯編偽指令匯編語(yǔ)言源程序文件包含三大匯編語(yǔ)言要素：匯編指令、匯編偽指令和宏命令，它們之間的有機(jī)組合可完成特定的程序功能。

匯編語(yǔ)言編程有助記符指令集和代數(shù)指令集兩種，但這兩種指令集不能混用。本章介紹助記符指令集，后續(xù)章節(jié)使用的也是助記符指令。DSP匯編源程序的后綴為.asm，就是assembler(匯編)的縮寫。

5.1匯編程序格式

助記符指令一般由以下四部分（字段）組成，其中有中括號(hào)(［］)的部分為可選項(xiàng)。

［標(biāo)號(hào)］［:］助記符［操作數(shù),…］［;注釋］助記符指令的書寫規(guī)則如下：

(1)所有包含偽指令的語(yǔ)句必須在一行內(nèi)列出；

(2)對(duì)于其他指令，如果某行的最后加了反斜杠(＼)，表示下一行是該行的繼續(xù)；

(3)所有語(yǔ)句必須以標(biāo)號(hào)、空格或分號(hào)開始；

(4)標(biāo)號(hào)為可選項(xiàng)，如果使用，必須從一行的第一列位置(行首)開始,標(biāo)號(hào)的冒號(hào)(:)為可選項(xiàng)，不作為標(biāo)號(hào)的一部分;

(5)各字段之間必須用一個(gè)或多個(gè)空格分開，制表符Tab鍵等效于空格，而且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)齊；

(6)注釋為可選項(xiàng)，如果使用則以分號(hào)(；)開始。

以上除注釋可以使用中文字符外，其他均為英文字符。

1.標(biāo)號(hào)

標(biāo)號(hào)由A~Z、a~z、0~9、_和＄等符號(hào)組成，區(qū)分大小寫，最長(zhǎng)可達(dá)32個(gè)字符，但第一個(gè)字符不能是數(shù)字。標(biāo)號(hào)后面可以帶冒號(hào)(:)，但冒號(hào)不作為標(biāo)號(hào)的一部分。

如果使用標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)的值就是段程序計(jì)數(shù)器(SPC)的當(dāng)前值，也就是該行代碼開始存儲(chǔ)的地址。

例5.1中是一段用匯編語(yǔ)言編寫的FIR濾波函數(shù)程序，其中_FIR是一個(gè)標(biāo)號(hào)，表示這段代碼的入口地址。標(biāo)號(hào)_FIR以下劃線(_)開始，可以在C語(yǔ)言程序文件中進(jìn)行調(diào)用。因?yàn)镃文件的函數(shù)名經(jīng)編譯后，會(huì)自動(dòng)在函數(shù)名前加下劃線(_)。例5.1一段FIR濾波函數(shù)程序。

_FIR:

;保護(hù)子程序用到的輔助寄存器

FRAME

-1;FRAME用于開辟局部幀，保護(hù)主函數(shù)傳遞來的局部變量

PSHM

AR2

PSHM

AR3

PSHM

ST1;ST1含有SXM、FRCT、OVM等控制位

STM#_input_mix,input_mix_P

LD*input_mix_P,A;將當(dāng)前采樣值載入到A中

CALLfir;濾波結(jié)果也返回至A中

;恢復(fù)輔助寄存器和原來的運(yùn)算狀態(tài)

POPMST1

POPMAR3

POPMAR2

FRAME1

RET

2.助記符

助記符不能從一行的第一列開始書寫，否則被認(rèn)為是標(biāo)號(hào)。助記符中還包括偽指令或宏調(diào)用。

3.操作數(shù)

操作數(shù)字段是一個(gè)操作數(shù)列表，根據(jù)指令要求操作數(shù)可以有一個(gè)或多個(gè)，也可能沒有操作數(shù)。操作數(shù)之間用逗號(hào)(,)隔開，它可以是常數(shù)、符號(hào)或符號(hào)表達(dá)式,其前綴規(guī)定如下所述。

前綴#：表示其后的操作數(shù)為立即數(shù)。

前綴*：表示其后的操作數(shù)為間接尋址。

ADD#123,B;將立即數(shù)123(十進(jìn)制)加到累加器B上

LD*AR1,A;將AR1所指向的單元內(nèi)容裝載到累加器

A中

各種數(shù)據(jù)的前后綴規(guī)定如下：

二進(jìn)制整數(shù)，其后加B或b，最多16位，不足16位，其高位用0填充。

八進(jìn)制整數(shù)，其后加Q或q，或者在其前面加數(shù)字0，最多6位，不足6位，其高位用符號(hào)位填充。十進(jìn)制整數(shù)，由十進(jìn)制字符組成，范圍為－32768~65535。

十六進(jìn)制整數(shù)，其后加H或h，或者在其前面加字符0x，必須以數(shù)字0~9開始，最多4位，不足4位，其高位用符號(hào)位填充。

浮點(diǎn)數(shù)，IEEE－32bit格式，輸入格式如下：

［±］［nnn.nnn］e［±nnn］數(shù)據(jù)范圍從1.175494e-38到3.40282346e38,除非寫成整

數(shù)形式，否則小數(shù)點(diǎn)不能省略。如3.e5合法，而3e5則非法，編譯器不能識(shí)別。nnn均為十進(jìn)制字符,指數(shù)為以10為底的

指數(shù)。

操作數(shù)可以使用以下符號(hào)來表示。

(1)用.global、.def和.ref定義的全局標(biāo)號(hào)，用＄或name?定義的局部標(biāo)號(hào)。全局標(biāo)號(hào)具有系統(tǒng)唯一性，不能重新定義;局部標(biāo)號(hào)只有局部意義，在同一個(gè)匯編程序中可重新定義和使用。

(2)用.set定義的符號(hào)常數(shù)。

(3)用.mmregs定義的映射寄存器符號(hào)。

(4)用.asg定義的替代符號(hào)等。

4.注釋

注釋可以從一行的任意列開始，除第一符號(hào)是分號(hào)(；)

外。注釋中可以使用ASCII字符、空格以及中文字符，建

議多加注釋，以增加程序的可讀性。

5.2匯編表達(dá)式

表達(dá)式是由運(yùn)算符組合起來的常數(shù)或符號(hào)構(gòu)成的，它的值必須是唯一或絕對(duì)的，有效值范圍為－32768~32767。表5.1列出了匯編表達(dá)式中可用的運(yùn)算符，C54x匯編器使用和C語(yǔ)言一樣的優(yōu)先級(jí)表示，用小括號(hào)(())可以改變優(yōu)先順序。

5.3指令中的符號(hào)及縮寫

在介紹C54x指令系統(tǒng)之前，應(yīng)先說明指令系統(tǒng)中使用的符號(hào)和縮寫，如表5.2所示。

5.4指令系統(tǒng)

TMS320C54x的指令集包含四種基本類型的操作，分別如下:

(1)加載和存儲(chǔ)指令,包括加載、存儲(chǔ)以及條件存儲(chǔ)和復(fù)合加載存儲(chǔ)的指令等。

(2)程序控制指令,包括分支轉(zhuǎn)移、調(diào)用、中斷、返回、重復(fù)等程序控制指令。

(3)算術(shù)運(yùn)算指令,包括加法、減法、乘法、乘累加、32位操作數(shù)運(yùn)算以及其他一些專用指令。

(4)邏輯運(yùn)算指令,包括與、或、異或、移位和測(cè)試指令等。5.4.1加載和存儲(chǔ)指令

C54x的加載和存儲(chǔ)指令包括加載指令、存儲(chǔ)指令、條件存儲(chǔ)指令和混合加載存儲(chǔ)指令，如表5.3所示。5.4.2程序控制指令

C54x的程序控制指令包括分支轉(zhuǎn)移指令、子程序調(diào)用指令、中斷指令、返回指令、重復(fù)指令、堆棧操作指令以及混合程序控制指令，如表5.4所示。5.4.3算術(shù)運(yùn)算指令

C54x的算術(shù)運(yùn)算指令包括加法指令、減法指令、乘法指令、乘累加和乘減指令、雙字/雙精度運(yùn)算指令以及專用指令，如表5.5所示。5.4.4邏輯運(yùn)算指令

C54x的邏輯運(yùn)算指令包括與指令、或指令、異或指令、移位指令以及測(cè)試指令，如表5.6所示。5.4.5并行操作指令

C54x的并行操作指令包括并行裝載和存儲(chǔ)指令、并行存儲(chǔ)加/減指令和并行存儲(chǔ)乘法指令，如表5.7所示。

5.5可重復(fù)和不可重復(fù)執(zhí)行的指令

5.5.1重復(fù)執(zhí)行時(shí)變成單周期的多周期指令

下列指令單獨(dú)執(zhí)行時(shí)為多周期執(zhí)行指令，執(zhí)行周期為2~5個(gè)周期不等。但當(dāng)用RPT重復(fù)執(zhí)行時(shí)，在指令流水線下均變成單周期指令，同樣可以達(dá)到非常快的速度。

(1)濾波運(yùn)算類指令有FIRS、MACD和MACP。

(2)數(shù)據(jù)傳送類指令有MVDK、MVDM、MVDP、MVKD、MVMD、MVPD、READA和WRITA。5.5.2不可重復(fù)執(zhí)行的指令

下列指令不能建立指令流水線執(zhí)行過程，因而不能用RPT重復(fù)執(zhí)行，時(shí)間效率較低。

(1)運(yùn)算類指令有ADDM、ANDM、ORM、XORM和RND。

(2)加載存儲(chǔ)類指令有LDARP或DP、DST和MVMM。

(3)程序控制類指令基本不能重復(fù)執(zhí)行，不能重復(fù)執(zhí)行的程序控制指令分別如下。①分支轉(zhuǎn)移指令：B［D］、BACC［D］、BANZ［D］、BC［D］、FB［D］和FBACC［D］；

②子程序調(diào)用指令：CALA［D］、CALL［D］、CC［D］、FCALA［D］和FCALL［D］；

③中斷指令：INTR和TRAP；

④返回指令：FRET［D］、FRETE［D］、RC［D］、RET［D］、RETE［D］和RETF［D］；⑤重復(fù)指令：RPT、RPTZ和RPTB［D］；

⑥混合程序控制指令：IDLE、RESET、RSBX、SSBX和XC。

(4)其他不能重復(fù)執(zhí)行的指令是CMPR。

5.6匯編偽指令

匯編偽指令為程序提供數(shù)據(jù)并控制匯編過程，主要功

能有：

(1)變量定義、分配存儲(chǔ)空間，常量初始化；

(2)代碼段定義等操作；

(3)調(diào)用其他文件、條件匯編、提取宏等操作；

(4)調(diào)試信息、輸出列表等操作。5.6.1變量定義和常數(shù)初始化

有關(guān)變量定義及常數(shù)初始化的偽指令有：

.mmregs

定義存儲(chǔ)器映射寄存器(MMR)的符號(hào)。使用這條指令后，凡是存儲(chǔ)器映射寄存器都可直接使用此符號(hào)，而不必逐一定義其地址。

.defsymbol1［，symbol2，…］在當(dāng)前文件中定義一個(gè)或多個(gè)符號(hào)，可以被其他文件

引用。

.refsymbol1［，symbol2，…］

在當(dāng)前文件中引用其他文件中定義的一個(gè)或多個(gè)符號(hào)。.globalsymbol1［，symbol2，…］

定義一個(gè)或多個(gè)全局(外部)符號(hào)，可以是C文件定義的

符號(hào)。

.intvalue1［，value2，…］初始化一個(gè)或多個(gè)16位整數(shù)，其首地址由.int前面的標(biāo)號(hào)決定，個(gè)數(shù)由數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)決定。如匯編偽指令：

K1:.int3，5，7

相當(dāng)于下面的C語(yǔ)言語(yǔ)句：

K1［3］=［3，5，7］；

編譯器在編譯數(shù)據(jù)時(shí)，一般是先編譯全部數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)截短為16位的數(shù)據(jù)，而不檢查數(shù)據(jù)超出范圍之類的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)本身的錯(cuò)誤由程序編寫人員負(fù)責(zé)處理。

.wordvalue1［，value2，…］

此偽指令的功能和用法與.int的功能和用法相同。

.floatvalue1［，value2，…］

初始化一個(gè)(段)浮點(diǎn)數(shù)。一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)占用2個(gè)字的存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)格式如圖5.1所示。圖5.1一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)格式其中，s為一個(gè)1位符號(hào)域，e為8位有偏指數(shù)，f為23位小數(shù)，高16位在低地址，低16位在高地址，且自動(dòng)對(duì)齊偶字邊界，即低地址在偶地址上。假設(shè)數(shù)據(jù)段(.data)地址從0x100開始，如例5.2所示,則3.14從0x0102地址開始存儲(chǔ)，0x0101單元空著。

.doublevalue1［，value2，…］

此偽指令的功能和用法與.float的功能和用法相同。

.longvalue1［，value2，…］

初始化一個(gè)或多個(gè)32位整數(shù)，高16位在低地址(偶地址)，低16位在高地址，且自動(dòng)對(duì)齊偶字邊界。

.string“string1”［，“string2”，…］

初始化一個(gè)或多個(gè)文本字符串。每個(gè)字符為8位數(shù)據(jù)，但仍用一個(gè)字單元(16位)保存，高8位填充為0。

.charvalue1［，value2，…］

.bytevalue1［，value2，…］

初始化一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，用法同偽指令.string。

.set

將前面的標(biāo)號(hào)定義為符號(hào)常量，如：

K:

.set3//編譯時(shí)將K換成3

.asg定義替代符號(hào)，編譯時(shí)將前面的字符串替代為后面的符號(hào)。如編譯以下兩行代碼：

.asg

AR1,DATA_P1//DATA_P1是AR1的別名

.asgAR1,DATA_P2//DATA_P2是AR1的別名

編譯器將DATA_P1和DATA_P2都替換成AR1，或者說，AR1可以有多個(gè)別名。

.align［sizeinwords］將SPC(段指針)調(diào)整到一個(gè)由sizeinwords(2的整數(shù)次冪)指定的字邊界，以滿足某些特殊尋址的要求。sizeinwords默認(rèn)為128字(頁(yè)邊界)。如在例5.2中，若在f1前面一行加上“.align”,則f1從0x180開始存儲(chǔ)，

*(0x0180)=0x4048，*(0x0181)=0xF5C3。

.space［sizeinbits］

在當(dāng)前段保留size個(gè)比特存儲(chǔ)空間。若需要保留多少個(gè)字的空間，可將size定義為16的整數(shù)倍,如“.space4*16”。

.even

將SPC(段指針)調(diào)整到一個(gè)偶字邊界,它相當(dāng)于“.align2”偽指令。5.6.2段定義相關(guān)偽指令

.text

匯編到.text段(可執(zhí)行代碼段)，.text段為系統(tǒng)默認(rèn)產(chǎn)生的程序段名。

.data

匯編到.data段(已初始化數(shù)據(jù)段),.data段為系統(tǒng)默認(rèn)產(chǎn)生的已初始化數(shù)據(jù)段名。

.bsssymbolsizeinwords［,［blockingflag］［,alignmentflag］］

定義一個(gè)未初始化段，為symbol變量分配sizeinwords個(gè)字的存儲(chǔ)空間,可以指定分塊標(biāo)志(blockingflag)和存儲(chǔ)邊界(alignmentflag)。.bss段為系統(tǒng)默認(rèn)產(chǎn)生的未初始化數(shù)據(jù)段

名。如：

.bssbuffer,K_size,1,128

//為變量buffer分配K_size個(gè)存儲(chǔ)單元,1段，對(duì)齊128字邊界.sect“sectionname”定義已初始化命名段，匯編到sectionname的段，它的作用類似于.text和.data，為已初始化段。段名sectionname在編譯時(shí)僅前8個(gè)字符有效。

.usect“sectionname”,sizeinwords［,［blockingflag］［,alignmentflag］］

定義未初始化命名段，匯編到sectionname的段，它的作用和使用類似于.bss，為未初始化段。

在行首可以有標(biāo)號(hào)，以定義段的首地址。段名sectionname在編譯時(shí)僅前8個(gè)字符有效。5.6.3引用其他文件和條件匯編

.include“filename”

將指定文件復(fù)制到當(dāng)前位置，可以是程序、數(shù)據(jù)和符號(hào)定義等。在行首可以有標(biāo)號(hào)，以定義段的首地址。如:

COFF_START:.include″coff＼＼LPF.inc″

//在當(dāng)前文件夾的coff子文件夾中

.if、.elseif、.else、endif

條件編譯，匯編器根據(jù)表達(dá)式的真假情況進(jìn)行編譯。

.end

結(jié)束匯編，編譯器忽略.end后面的代碼。5.6.4宏定義和宏引用

如果在程序當(dāng)中需要多次執(zhí)行某段程序的一個(gè)簡(jiǎn)短的程序代碼時(shí)，可以把這段程序定義為宏，然后在需要時(shí)調(diào)用，以提高編程效率和執(zhí)行效率。

宏定義如下：

macname.macro［parameter1］［,parameter2,…］…

［.mexit］

…

.endm[HT5]

其中，macname為宏名，放在行首，.mexit為宏退出，可選項(xiàng)，.endm為結(jié)束宏定義。.mexit類似于C語(yǔ)言中的goto語(yǔ)句，其后面的代碼不執(zhí)行，直接跳轉(zhuǎn)到.endm處。如宏add3的定義如下：

.text

add3.macro p1,p2,p3,p//p=p1+p2+p3

LDp1,A

ADDp2,A

ADDp3,A

STLA,p

.endm當(dāng)執(zhí)行

add3a1,b1,c1,d1//d1=a1+b1+c1，變量不能用a、b表示，以免與累加器A、B名相混淆時(shí),匯編器執(zhí)行如下代碼：LD