DSP技術(shù)2(精)

1、2第一節(jié)基本性能第才節(jié)串行口第第二二CPU結(jié)構(gòu)第七第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)第八節(jié)第八節(jié)第四節(jié)第四節(jié)存儲(chǔ)器結(jié)第九第五節(jié)第五節(jié)在片外圍電路在片外圍電路I A豺廠丁J與外設(shè)的錢口復(fù)位與省電中斷自舉加載DSP技術(shù)及應(yīng)用jgital Signal打ocessor數(shù)字信號(hào)處理器數(shù)字信號(hào)處理器陳舍鷹利教授信息工程學(xué)通信工程系E第二章DSP芯片結(jié)構(gòu)介紹4第一節(jié)C54x芯片的基本性能1）多總線結(jié)構(gòu)3） 17X17位并行乘法器7）數(shù)據(jù)總線8）總線尋址空間9）三種存儲(chǔ)器空間用2)40位(ALU4)5)比較、選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）指兩個(gè)地址發(fā)生器用1L510）單指令循環(huán)和塊循環(huán)11）區(qū)分的存儲(chǔ)塊移動(dòng)

2、指令12）32位長(zhǎng)操作數(shù)指令13）可編程等待狀態(tài)發(fā)生器和 可編程的存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)換6朋令itz*羊Cbgjx只對(duì)灶2廻二遲二翅乞E M“鼻期ii/y14)15)16)17)18)19)20)21)鎖相環(huán)（PLL）發(fā)生器多通道緩沖串口（McBSP）直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）控制器主機(jī)接口（HPI）定時(shí)器 多種節(jié)電模式JT AG接 口 低電壓工作朋令itz*羊Cbgjx只對(duì)灶2廻二遲二翅乞E“鼻期第二節(jié)C54x芯片的CPU結(jié)構(gòu)40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU） 2個(gè)40位累加器A和B移位-1630位的桶形移位寄存器 乘法器/加法器單元比較和選擇及存儲(chǔ)單元（CSSU）指數(shù)編碼器CPU狀態(tài)和控制寄存器冷袍/r

3、z*羊IEEE 1149.IStdTest/EMU隔行MACALU17X17乘法器40-bit加法器湊整，保和運(yùn)算移位器40-Bit ALUCMP比較運(yùn)算單元(VitrLi算法加速器EXP指數(shù)編碼器累加器40-Bit桶形移位寄存器40-bit累加:gA(-31)40-bit累加器B地址產(chǎn)生單元8個(gè)輔助寄存器2個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元o|定時(shí)詁Opt.2：xl,4,4.5,5C542 的結(jié)構(gòu)框7HH Ixe-Q-s.Lb-AZA.18CPU 結(jié)構(gòu)10二,.* ：.-二二：4.：ig!?riP丄丄丄d型心心應(yīng)亠上厶“丘WJ、人1.算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU如何獲取數(shù)據(jù)ALU輸出送往何方溢出怎么辦進(jìn)位位的

4、作用什么是雙16位算術(shù)運(yùn)算ALU 的功能框圖CB15CB0丁BMUXarariWI- -AMAC輸出KB1符號(hào)CtB0M桶形移位MUX器輸出符號(hào)ctSXMOVMC16OVA/OVBZA/ZBTC1-ZZZMMII11E“一.1. ALU的輸入和輸出 根據(jù)輸入源的不同， ALU采用不同的輸入方式。(1) ALU 的 X 輸入源1來自桶形移位寄存器輸出的操作數(shù);來自數(shù)據(jù)總線 DB 中的操作數(shù)。(2) ALU 的 Y輸入源1來自累加器 A 中的數(shù)據(jù);2來自累加器 B 中的數(shù)據(jù);3來自數(shù)據(jù)總線 CB 中的操作數(shù);當(dāng) SXM=1 時(shí)，高 24 位(3916 位)擴(kuò)展為符號(hào)位。2若數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 16 位操

5、作數(shù)在高 16 位時(shí).則當(dāng) SXM 二 0 時(shí)，39*32 位和 150 位用 0 填充；當(dāng) SXM 二 1 時(shí)，3 曠 32 位擴(kuò)展為符號(hào)位，150 位置 0。(4) ALU 的輸出ALU 的輸出為 40 位運(yùn)算結(jié)果，通常被送至累加器 A 或 B?！?來自 T 寄存器中的操作數(shù)。11(3) ALU 輸入數(shù)據(jù)的預(yù)處理 謝紳歸懈瞬襁灌歸齡鳩CB輸-72.溢出處理當(dāng)運(yùn)算瞬煖卿聞擬對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行溢出處理。鎮(zhèn)送負(fù)數(shù)（負(fù)向溢出）。0VM=1則對(duì) ALU 的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行謂整當(dāng)正向溢出時(shí)，將 32 位最大正數(shù) 00 7FFFFFFFH 裝 入累加器；當(dāng)負(fù)向溢出時(shí)，將 32 位最小負(fù)數(shù) FF 80000000

6、H 裝入累加器。狀態(tài)寄存醫(yī) ST0 中與目標(biāo)累加器相關(guān)的迸出標(biāo)志 0VA13（fi 艙 e 酌藥篦算結(jié)果有關(guān)的進(jìn)位位 c,位于STO括算題搦淋彌剛報(bào)精刪矚瞞算;3可作為分支、調(diào)用、返回和條件操作的執(zhí)行條件。注意：進(jìn)位位 C 不受裝載累加器操作、邏輯操作、 非算術(shù)運(yùn)算和控制指令的影響；可通過寄存器操作指令RSBX和SSBX對(duì) 其進(jìn)行置位和復(fù)位。瞬溯遙査箱進(jìn)他唆解指令的影響，包或 OVB 被.1 3.進(jìn)位位C的112.3931150AGAHAL保護(hù)位 高階位 低階位若要將 ST1 中的 C16 置位，則 ALU 進(jìn)行雙 16 位算術(shù) 運(yùn)算，即在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成兩個(gè) 16 位數(shù)的算術(shù)運(yùn) 算，進(jìn)行兩

7、次 16 位加法或兩次 16 位減法運(yùn)算。5 其他控制位除 SXM、OVM、C、C16、OVA、OVB 外, ALU 還有兩個(gè)控制位。TC測(cè)試/控制標(biāo)志，位于 STO 的 12 位；ZA/ZB累加器結(jié)果為 0 標(biāo)志位。154.雙16位算術(shù)運(yùn)算o 頁存儲(chǔ)器89.D，C54x 芯片有兩個(gè)獨(dú)立的 40 位累加器 A 和 B,可以 作為 ALU 或MAC 的目標(biāo)寄存器，存放運(yùn)算結(jié)果，也可 以作為 ALU 或 MAC 的一個(gè)輸入。在執(zhí)行并行指令（LD|MAC）和一些特殊指令 （MIN 和 MAX）時(shí)，兩個(gè)累加器中的一個(gè)用于裝載數(shù) 據(jù)，而另一個(gè)用于完成運(yùn)算。L 累加器結(jié)構(gòu)3932311615X0累加器AA

8、ri保護(hù)位高階位低階位39-32311615 0累加器RBG保護(hù)位高階位低階位保護(hù)位JAG、BG 3932,作為算術(shù)計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)位余量，以防止迭代運(yùn)算中的溢出。高階位:AH、BH 3116；低階位：AL、BL 15-0 .2.帶移位的累加器存儲(chǔ)操作1 1僅銅 HHISS 皿和獅存咖軸卿或疆檢夸中。右移存儲(chǔ)乂A0BG聲移AH(BH) AH(BH府入存儲(chǔ)器二左移存?zhèn)躪 AL(BLAH(BH), AH(BH#入存儲(chǔ)壽.魚進(jìn)壓 TL 指令存儲(chǔ)累加器內(nèi)容1移位操作是在存儲(chǔ)累加器內(nèi)容的過程中 同時(shí)完成的；2移位操作是在移位寄存器中完成的，累 加器的內(nèi)容保持不變?！纠坷奂悠?A 二 FF 0123 456

9、7H,執(zhí)行帶移位的 STH和 STL 指令后，求暫存器 T 和 A 的內(nèi)容。T = 2345H.A=FF01234567H20；A 的內(nèi)容右移 8 位，AL 存入 T2345223.桶形移位器的功能要點(diǎn)什么是定標(biāo)移位處理的作用歸一化的作用為何要擴(kuò)展符號(hào)位21瞬確2章TMS320C54X的硬件舊翳昶名尢*1rTMS320C54X 的 40位桶形移位寄存器主要用于累 加器或數(shù)據(jù)區(qū)操作數(shù)的定標(biāo)。它能將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行 031 位的左移和 0=6位的右移。所移動(dòng)的位數(shù)可由 ST1 中的 ASM 或被指定的暫存器 T決定。232.桶形移位寄存器的輸入腳前誡擬觀瞬篩選捋 輸入數(shù)據(jù)；2 2取自 DB 和 CB

10、擴(kuò)展數(shù)據(jù)總 線的32 位輸入數(shù)據(jù)；3 3來自累加器 A 或 B 的 40 位 輸入數(shù)據(jù)。3.桶形移位寄存器的輸出1 1輸出至 ALU 的一個(gè)輸入端；2 2經(jīng)寫 MSW/LSW 選擇電路 輸出至EB 總線。 .L 組成框圖1多路選擇器MUX用來選擇輸入數(shù)據(jù)。2符號(hào)控制SC用于對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn) 行符號(hào)位擴(kuò)展。3移位寄存壽用來對(duì)輸入的數(shù)據(jù) 進(jìn)行定標(biāo)和移位。4寫選擇電路用來選擇最高有效 字和最低有效字。DB15A/DB0符號(hào)控制SCAB移位寄存器(-16-3!)SXMT:ASM(40)指令寄存器 立即數(shù)-1615 015EB15EB0ALU測(cè)試位 TcCSSU- TZZZZaM|符號(hào)控制 sc|SXM測(cè)試

11、位 TcAMJI移位寄存器(-16-31)TASM(40)指令奇存器立即數(shù)-1615O/vlS寫選擇MSW/L26主要用于格式化操作.為輸入的數(shù)據(jù)定標(biāo)1在進(jìn)行 ALU 運(yùn)算之前，對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)定標(biāo);2對(duì)累加器進(jìn)行算術(shù)或邏輯移位;3對(duì)累加器進(jìn)行歸一化處理;4在累加器的內(nèi)容存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之前，對(duì)存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)進(jìn)行定標(biāo)。25(1)控制操作數(shù)的符號(hào)位擴(kuò)展根據(jù) SXM 位控制操作數(shù)進(jìn)行符號(hào)位的擴(kuò)展。若操作數(shù)為有符號(hào)數(shù)，則當(dāng) SXM 二 1 時(shí)，完成符號(hào)位擴(kuò)展；當(dāng) SXM=O 時(shí)，禁止符號(hào)位擴(kuò)展。若操作數(shù)為無符號(hào)數(shù)， 則不考慮 SXM 位， 不執(zhí)行 符號(hào)位的擴(kuò)展。如：LDU、ADDS 和 SUBS 指令，

12、操作數(shù)為無 符號(hào)數(shù)，不進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展。4.桶形移位寄存器的功能5.桶形移位寄存器的操作根據(jù)指令中的移位數(shù)，控制操作數(shù)進(jìn)行移位操作。移位數(shù)用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，正值時(shí)完成左移, 負(fù)值時(shí)完成右移。移位數(shù)的形式, 暫存器 T 中的低 6 位數(shù)值，取值范圍：-1631O這種移位操作能使 CPU 完成數(shù)據(jù)的定標(biāo)、位提取、擴(kuò)展算術(shù)和溢出保護(hù)等操作。27【例【例】對(duì)累加器對(duì)累加器A執(zhí)行不同的移位操作執(zhí)行不同的移位操作。;A 右移 4 位后加到 B 中;A 按 ASM 移位后加到 B 中例形移鋰住簽懈制睜踽議加賺黒初銅啲 數(shù)值血硼烽rM霊的. .5 位立即數(shù),S. .ADDA, -4, BADD;按 T的數(shù)值對(duì)(

13、2)控制操作數(shù)的移位取值范-16=5；-16=5；指數(shù)為 13H,存 放在 T 寄存器中。2然后再執(zhí)行 NORM A 指令，可在單個(gè)周期 內(nèi)將原來的定點(diǎn)數(shù)分成尾數(shù) FF 8008 ()000 和指數(shù) 13H 兩個(gè)部分。零檢測(cè)舍入器4.乘法器/加法器結(jié)構(gòu)功能什么是舍入處理飽和處理的優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)流向29OVA/OVB40 位加法器OVM40 位加法丄32為附誘威和無符號(hào)數(shù)的乘法運(yùn)算。1 1取自數(shù)據(jù)總線 DB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù);2 2來自暫存器 T 的操作數(shù)；3 3來自累加器 A 的 3216 位操作數(shù)。VM 輸入：1 1來自數(shù)據(jù)總線 DB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù);2 2來自數(shù)據(jù)總線 CB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操

14、作數(shù);3 3來自程序總線 PB 的程序存儲(chǔ)器操作數(shù);4 4來自累加器 A 的 3216 位操作數(shù)。(2)乘法器的輸出乘法器的輸出經(jīng)小數(shù)控制電路接至加法器的 XA 輸入端。(3)乘法器的操作(1)罪諉可完成311.乘法器K乘法器33MAC 單元的乘法器能進(jìn)行有符號(hào)數(shù)、無符號(hào)數(shù)以 及有符號(hào)數(shù)與無符號(hào)數(shù)的乘法運(yùn)算。34Q)乘法器的操作根據(jù)操作數(shù)的不同情況需進(jìn)行以下處理：前面添加“0”，擴(kuò)展為 17 位后再進(jìn)行乘運(yùn)算。若是有符號(hào)數(shù)與無符號(hào)數(shù)相乘，則有符號(hào)數(shù)在最高位前面添加“0”，然后兩個(gè)操作數(shù)相乘。33(3)乘法器的操作由于乘法器在進(jìn)行兩個(gè)16位二進(jìn)制補(bǔ)碼相乘時(shí) 會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)符號(hào)位，為提高運(yùn)算精度，在狀

15、態(tài)寄存器 ST1 中設(shè)置了小數(shù)方式控制位FRCTo當(dāng) FRCT=丄時(shí).乘法結(jié)果左移一位.消去多余 的符號(hào)位.相應(yīng)的若是兩個(gè)有符號(hào)數(shù)相乘,則在進(jìn)行乘法對(duì) 兩個(gè) 16位 乘數(shù) 進(jìn)行 符號(hào) 位擴(kuò)展,相乘。形成 17 位有符號(hào)后再進(jìn)行【相則在兩個(gè) 16 位乘的前添加 1 個(gè)符號(hào)位,其彳由最間位決而無符號(hào)數(shù)在最高位若是兩個(gè)無符35定標(biāo)值加3635工作祠i卷單元主要完成累加器的高階位與低階位之 儲(chǔ)有轉(zhuǎn)感儲(chǔ)器中。2比較結(jié)果分別送入 TRN 和 TC 中，記錄比較結(jié)果以便程序調(diào)試；3比較結(jié)果輸出至寫選擇電路，選擇較大的數(shù)據(jù)；4將選擇的數(shù)據(jù)通過總線 EB 存入指定的存儲(chǔ)單元。5.選38例如，CMPS 指令可以對(duì)

16、累加器的高階位和低階位進(jìn)行比較,并選擇較大的數(shù)存放在指令所指定的存儲(chǔ)單元中。指令格式：CMPS A, *AR1功能： 對(duì)累加器 A 的高 16 位字(AH)和低 16 位字(AL)進(jìn) 行比較, 若 AHAL,貝 IJAH*AR1, TRN 左移 1 位，OTRN(O), OTC；若 AHAL,貝 IJAL-*AR1,TRN 左移 1 位，l-TRN(O), 1TC。376.指數(shù)編碼器39EXP 指數(shù)編碼器T 寄存器要如何40指數(shù)編碼器是一個(gè)用于支持指數(shù)運(yùn)算指令的專用功能：求累加器中數(shù)據(jù)的指數(shù)值。指數(shù)值二冗余符號(hào)位-839CPU狀態(tài)和控制寄存器 3 個(gè)狀態(tài)寄存器功能位置各 bit 的作用O 頁存

17、儲(chǔ)器沖數(shù)指數(shù)編碼器ExpExp67ID的指42(1)狀態(tài)寄存器0 (STO)15RPTCCOVAOVBDP1514131211109876540BRAF CPLXFHMINTM0OVM SXMC16FRCT CMPTASM(3)處理器工作方式狀態(tài)寄存器(PMST)IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOFFSMULSST43如何將 40 位數(shù)據(jù)飽和處理成 32 位數(shù)75320第三節(jié)內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)不同總線作用與區(qū)別程序總線（PB） 數(shù)據(jù)總線（CB、DB 和 EB）地址總線（PAB、 CAB、 DAB 和 EAB）在片雙向總線4346TMS320C54X 的結(jié)構(gòu)是

18、以 8 組 16 位總線為核心，形成了支持高速指令執(zhí)行的硬件基礎(chǔ)。r 1 組程序總線 PBJ 3 組數(shù)據(jù)總線 CB. DB、EBL 4 組地址總線 PAB、CAB、DAB、EAB主要用來傳送取自程序存儲(chǔ)器的指令代碼和立即操作數(shù)。PB 總線既可以將程序空間的操作數(shù)據(jù)（如系數(shù)表）送至數(shù)據(jù)空間的目標(biāo)地址中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移動(dòng)，也可 以將程序空間的操作數(shù)據(jù)傳送乘法器和加法器中，以 便執(zhí)行乘法-累加操作。45總賤結(jié)構(gòu)2.數(shù)據(jù)總線 CB、DB 和 EB3 條數(shù)據(jù)總線分別與不同功能的內(nèi)部單元相連接。 如：CPU、程序地址產(chǎn)生邏輯 PAGEN、數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生 邏輯 DAGEN、片內(nèi)外設(shè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等。CB 和 DB 用來傳送從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器