部分汇编语言程序设计.ppt

1,数字信号处理器 Digital Signal Processor 第六部分 汇编语言程序设计,纪震博士Dr.Ji Zhen Shenzhen Univ.-Texas Instruments DSPs Lab 2003.01,Dr. JI ZHEN,2,C54x汇编语言程序设计的基本方法 (1)程序的控制与转移 (2)堆栈的使用方法 (3)加、减法和乘法运算 (4)重复操作 (5)数据块传送 (6)双操作数乘法 (7)长字运算和并行运算 (8)小数运算 (9)除法运算 (10)浮点运算,Dr. JI ZHEN,3,1 程序的控制与转换,基本的程序控制指令,Dr. JI ZHEN,4,1 程序的控制与转换,条件算符,组间条件只能“或” 第一组两类条件可以“与”/“或”，但累加器必须是同一个 第二组三类条件可以各选一个条件“与”/“或” 同组同类条件不能选择两个,Dr. JI ZHEN,5,1 程序的控制与转换,例1,RC TC ；TC=1返回，TC=0继续 CC sub, BNEQ ；B0，调用sub，B=0继续 BC new, AGT, AOV ；A0且溢出(“与”的关系)，转new，否则继续,若例1中两个条件相“或”怎么办？,分写成两条指令： BC new, AGT BC new, AOV,Dr. JI ZHEN,6,1 程序的控制与转换,计算y=xi (i=1,2,5) ，主要程序如下： .bss x, 5 .bss y, 1 STM #x, AR1 STM #4, AR2 LD #0, A loop: ADD *AR1+, A BANZ loop,*AR2- STL A, y,利用BANZ指令进行循环操作,Dr. JI ZHEN,7,1 程序的控制与转换,指定的ARn寄存器（n=17）与AR0比较，测试条件成立TC置1 STM #5, AR1 STM #10, AR0 loop: MAR *AR1+ CMPR LT, AR1 BC loop, TC,利用CMPR指令进行比较操作,Dr. JI ZHEN,8,2 堆栈的使用方法,堆栈的设置： size .set 100 stack .usect “STK“, size STM #stack+size, SP 堆栈用法： CALL PC+1(N)放入堆栈，SP-1SP RET 弹出PC，SP+1 SP 注意：在链接命令文件中要为堆栈区定位，例如 STK： DARAM PAGE 1 见EXAMPLE.ASM和EXAMPLE.CMD,Dr. JI ZHEN,9,链接命令文件 example.cmd,vectors.obj example.obj -o example.out -m example.map -e start MEMORY PAGE 0: EPROM：org=0E000h，len=100h VECS： org=0FF80h，len=80h PAGE 1： SPRAM： org=0060h，len=20h DARAM：org=0080h，len=100h ,Dr. JI ZHEN,10,链接命令文件 example.cmd（续）,SECTIONS .text：EPROM PAGE 0 .bss：SPRAM PAGE 1 .data：DARAM PAGE 1 STACK：DARAM PAGE 1 Vectors：VECS PAGE 0 ,Dr. JI ZHEN,11,example.asm程序清单,* * example.asm y= a1*x1+a2*x2+a3*x3+a4*x4 * * .title “ example.asm“ STACK usect “STACK“, 10h ;allocate space for stack .bss x,4 ;allocate 9 word for variables .bss a,4 .bss y,1 .def start .data table: .word 1,2,3,4 ;data follows . .word 8,6,4,2,Dr. JI ZHEN,12,example.asm程序清单（续）,.text ;code follows . start: STM #STACK+10h, SP ;set stack pointer STM #table,AR1 ;AR1 point to table STM #x,AR2 ;AR2 point to x STM #7,AR0 LD #0,A loop: LD *AR1+,A ;move 8 values STL A,*AR2+ ;from program memory BANZ loop,*AR0- ;into data memory CALL SUM ;call SUM subroutine end: B end,Dr. JI ZHEN,13,example.asm程序清单（续）,.SUM: STM #a, AR3 ;The subroutine ; implement STM #x, AR4 ;multiply- ;accumulate RPTZ A, #3 MAC *AR3+, *AR4+, A STL A, y RET .end,Dr. JI ZHEN,14,3 加、减法和乘法运算,例: z=x+y-w LD x, A ADD y, A SUB w, A STL A, z 例: y=mx+b LD m, T MPY x, A ADD b, A STL A, y,Dr. JI ZHEN,15,3 加、减法和乘法运算,例: y=x1*a1+x2*a2 LD x1, T MPY a1, B LD X2, T MAC a2, B STL B, y STH B, y+1,Dr. JI ZHEN,16,3 加、减法和乘法运算,例: 例8 在表31的4项乘积 aixi (i=1,2,3,4) 中 找出最大值，并放在累加器A中 STM #a, AR1 STM #x, AR2 STM #2, AR3 LD *AR1+, T MPY *AR2+, A ;第一个乘积在累加器A中 loop1：LD *AR1+, T MPY *AR2+, B ;其它乘积在累加器B中 MAX A ;累加器A和B比较,选大的存在A中 BANZ loop1, *AR3- ;此循环中进行3次乘法和比较,Dr. JI ZHEN,17,4 重复操作,C54x有3条重复操作指令： RPT（重复下一条指令） RPTZ（累加器清0并执行下一条指令） RPTB（程序块重复指令） 利用这些指令进行循环，比BANZ指令快,Dr. JI ZHEN,18,4.1 重复执行单条指令,例: 对一个数组进行初始化：x5=0,0,0,0,0 .bss x, 5 STM #x, AR1 LD #0, A RPT #4 STL A, *AR1+ 或者 .bss x, 5 STM #x, AR1 RPTZ A, #4 STL A, *AR1+,Dr. JI ZHEN,19,4.1 关于重复单条指令,重复指令只需取指一次，进行循环比BANZ效率高 重复执行n次，指令中计数值设为n-1 重复操作使多周期指令（MAC、MVDK和MVPD等）变成单周期指令 重复操作期间，CPU不响应中断（RS除外）,Dr. JI ZHEN,20,4.2 程序块重复操作,程序块重复操作指令RPTB将重复操作的范围扩大到任意长度的循环路，循环开销为0 循环起始地址为下一行的地址 块重复操作前，必须先将迭代次数加载到BRC（块重复计数器） RPTB指令可以响应中断,Dr. JI ZHEN,21,4.2 程序块重复操作举例,例: .bss x, 5 begin: LD #1, 16, B STM #4, BRC ; BRC 4 RPTB next-1 ; next-1为循环结束地址 ADD *AR4, 16, B, A STH A, *AR4+ Next: LD #0, B ,Dr. JI ZHEN,22,4.2 三重循环嵌套结构举例,Dr. JI ZHEN,23,4.2 三重循环的开销,Dr. JI ZHEN,24,5 数据块传送,C54x有10条数据传送指令(见下页中的表)， 这些指令的特点如下: 传送速度比加载和存储指令要快； 传送数据不需要通过累加器； 可以寻址程序存储器； 与RPT指令相结合(重复时，这些指令都变成单周期指令)，可以实现数据块传送。,Dr. JI ZHEN,25,5.1 数据传送指令,Dr. JI ZHEN,26,5.2 程序存储器数据存储器,例: 数组x5=1，2，3，4，5初始化。 程序存储器 .data TBL： .word 1，2，3，4，5 .sect “.vectors” B START .bss x，5 .text START: STM #x，AR5 RPT #4 MVPD TBL，*AR5+ ,data PM bss DM,Dr. JI ZHEN,27,5.2 数据存储器数据存储器,例:编写一段程序将数据存储器中的数组x20复制到数组y20 .bss x，20 .bss y，20 .text LD #x，AR2 LD #y，AR3 RPT #19 MVDD *AR2+, *AR3+ ,Dr. JI ZHEN,28,6 双操作数乘法,单周期内通过C总线和D总线寻址两个数据 用间接寻址方式获得操作数，且只能用AR2AR5 占用的程序空间小 运行的速度快,Dr. JI ZHEN,29,6.1 MAC型双操作数指令,Dr. JI ZHEN,30,6.2 单、双操作数乘法的区别,如果要求y=mx+b，单操作数方法和双操作数方法分别为：,如用双操作数指令编程的特点为: 用间接寻址方式获得操作数，且只能用AR2AR5； 占用的程序空间小； 运行的速度快。,Dr. JI ZHEN,31,6.3 双操作数乘法(例),编制求乘法累加和的程序段,Dr. JI ZHEN,32,6.3 双操作数乘法(例),Dr. JI ZHEN,33,7.长字运算,c54x可以利用长操作数(32位)进行长字运算。长字指令如： DLD Lmem，dst ;dst= Lmem DST src，Lmem ;Lmem = src DADD Lmem ，src，dst ;dst= src+Lmem DSUB Lmem ，src，dst ;dst= src-Lmem DRSUB Lmem ，src，dst ;dst= Lmem -src,Dr. JI ZHEN,34,7.长字运算,长操作数在存储器的排列方法 偶地址排列法 奇地址排列法 长操作数地址排列法 指令中给出的地址为偶地址 存储器中低地址存放高16位 存储器中高地址存放底16位,Dr. JI ZHEN,35,偶地址排列法举例 DLD *AR3+, A 执行前： 执行后： A=00 0000 0000 A=00 6CAC BD90 AR3=0100 AR3=0102 （0100h）=6CAC（高字）（0100h）=6CAC （0101h）=BD90（低字）（0101h）=BD90,7.1 长操作数在存储器的排列方法,奇地址排列法举例 DLD *AR3+, A 执行前： 执行后： A=00 0000 0000 A=00 BD90 6CAC AR3=0101 AR3=0103 （0100h）=6CAC（低字）（0100h）=6CAC （0101h）=BD90（高字）（0101h）=BD90,Dr. JI ZHEN,36,7.2 长字运算（例）,例： 计算 Z32=X32+Y32 标准运算 长字运算 LD xhi, 16, A DLD xhi, A ADDS xlo, A DADD yhi, A ADD yhi, 16, A DST A, zhi ADDS ylo, A (3个字，3个T) STH A, zhi STL A, zlo (6个字，6个T),符号位不扩展的加法,Dr. JI ZHEN,37,8. 并行运算（例）,同时利用D总线和E总线 4种并行运算指令： 并行加载和乘法指令 并行加载和存储指令 并行存储和乘法指令 并行存储和加/减法指令,Dr. JI ZHEN,38,8.1 并行运算(例),例： 编写计算 z=x+y 和 f=e+d 程序段 .bss x, 3 .bss d, 3 STM #x, AR5 STM #d, AR2 LD #0, ASM LD *AR5+, 16, A ADD *AR5+, 16, A ST A, *AR5 |LD *AR2+, B ADD *AR2+, 16, B STH B, *AR2,Dr. JI ZHEN,39,8.2 64位加/减法运算,例：编写计算 Z64=W64+X64-Y64 的程序段 W, X, Y和结果Z都是64位数，它们都是由两个32位的长字组成。利用长字指令可以完成64位数的加/减法。 DLD w1, A ;A=w1w0 DADD x1, A ;A=w1w0+x1x0, 产生进位C DLD w3, B ;B=w3w2 ADDC x2, B ;B=w3w2+x2+C ADD x3, 16, B ;B=w3w2+16x3 DSUB y1, A ;A=w1w0+x1x0-y1y0, 产生借位C DST A, z1 ;z1z0=w1w0+x1x0-y1y0 SUBB y2, B ;B=w3w2+x3x2+C-y2-C SUB y3, 16, B ;B=w3w2+x3x2+C-y3y2-C DST B, z3 ;z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C 由于没有长字带进（借）位加/减法指令，上述程序中只能用16位带进（借）位指令ADDC和SUBB。,Dr. JI ZHEN,40,8.3 32位乘法运算,Dr. JI ZHEN,41,8.3 32位乘法运算,例：编写计算 W32=X32*Y32 的程序段 W, X, Y和结果Z都是64位数，它们都是由两个32位的长字组成。利用长字指令可以完成64位数的加/减法。 STM #x0, AR2 STM #y0, AR3 LD *AR2, T ;T=x0 MPYU *AR3+, A ;A=u(x0)*u(y0) STL A, w0 ;w0=u(x0)*u(y0) LD A, -16, A ;A=A16 MACSU *AR2+, *AR3-, A ;A+=s(y1)*u(x0) MACSU *AR3+, *AR2, A ;A+=s(x1)*u(y0) STL A, w1 ;w1=A LD A, -16, A ;A=A16 MAC *AR2, *AR3, A ；A+=s(x1)*s(y1) STL A, w2 ;w2=A的底16位 STH A, w3 ;w3=A的高16位,Dr. JI ZHEN,42,8.3 32位乘法运算(续),程序中利用的两条乘法指令 MACSU Xmem, Ymem, src ；带符号数与无符号数相乘并累加 ；src= S(Xmem)*U(Ymem)+src MAC Xmem, Ymem, src ；带符号数与带符号数相乘并累加 ；src=S(Xmem)*S(Ymem)+src MPYU Smem, dst ;无符号数相乘 ;dst=U(T)*U(Smem),Dr. JI ZHEN,43,8 小数运算,整数相乘，“向左增长”的缺陷 开销2个机器周期 占用2个字的程序和RAM单元 难以递推运算,小数相乘，“向右增长” 保存高16位乘积，占用较少资源 便于递推运算,Dr. JI ZHEN,44,8.1 小数的表示方法,C54x采用2的补码小数 高位为符号位 数值范围从-1到+1(1-2-15=0.999969482421875) 16位2的补码小数（Q15格式）每个的权值为： MSB LSB -1(0). 1/2 1/4 1/8 2-15,Dr. JI ZHEN,45,8.2 十进制小数十六进制小数,1-2-15 7FFFh 0.5 正数：乘以32768 4000h 0 0000h -0.5 负数：其正数部分 乘以32768， 再取反加1 C000h -1 8000h,Dr. JI ZHEN,46,8.3 汇编语言程序中小数的写法,不能直接写入十进制小数。 举例：定义一个系数0.707 .word 32768*707/1000,Dr. JI ZHEN,47,8.4 小数乘法与冗余符号位,Dr. JI ZHEN,48,8.4 小数乘法与冗余符号位(续),T位乘积送累加器时，符号位扩展，得到 11110100 （-0.09375） 结果错误，原因是出现了冗余符号位。,解决冗余符号位办法 将ST1中FRCT（小数方式）位置1（乘积传送累加器时自动地左移一位）,Dr. JI ZHEN,49,8.5 小数乘法编程,SSBX FRCT MPY *AR2, *AR3, A STH A, z,Dr. JI ZHEN,50,8.5 小数乘法编程,编写计算的程序段。其中数据均为小数 a1=0.1 a2=0.2 a3=-0.3 a4=0.4 x1=0.8 x2=0.5 x3=-0.4 x4=-0.2 .bss x,4 .bss a,4 .bss y,1 .data table: .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word -3*32768/10 .word 4*32768/10 .word 8*32768/10 .word 5*32768/10 .word -4*32768/10 .word -2*32768/10,Dr. JI ZHEN,51,8.5 小数乘法编程(续),.text start: SSBX FRCT STM #x, AR1 RPT #7 MVPD table, *AR1+ STM #x, AR2 STM #a, AR3 RPTZ A, #3 MAC *AR2+, *AR3+, A STH A, *(y) done: B done,Dr. JI ZHEN,52,9 除法运算,一般DSP芯片中，没有除法硬件 C54x有一条SUBC指令支持16位除法 SUBC Smem, src ；(src)-(Smem)15ALU输出端 ；如果ALU输出端0，则（ALU输出端） ；1+1src，否则（src）1+0 src SUBC指令加上重复指令，实现无符号除法运算,Dr. JI ZHEN,53,0.4/(-0.8) 3333h/999Ah 0.4/0.8 3333h/6666h 3333h 16ACC,9.1 长除数法,Dr. JI ZHEN,54,编写0.4/(-0.8)的程序段 .bss num(分子、被除数), 1 .bss den (分母、除数), 1 .bss quot(商), 1 table: .word 4*32768/10 ;0.4 .word 8*32768/10 ;-0.8 .text start: STM #num, AR1 RPT #1 MVPD table, *AR1+ ;传送2个数据至分子，分母单元 LD den, 16, A ；将分母移到累加器A(31-16),9.1.1 |被除数|除数|，商为小数,Dr. JI ZHEN,55,9.1.1 |被除数|除数|，商为小数(续),.bss num(分子、被除数), 1 MPY A num ；（num）*(A(31-16)B, ；获取商的符号（在累加器B中） ABS A ；分母取绝对值 STH A, den ；分母绝对值存回原处 LD num, 16，A ；分子A(31-16) ABS A ；分子取绝对值 RPT #14 ；15次减法循环，完成除法 SUBC den, A XC 1, BLT ；如果B0（商是负数）， ；则需要变号 NEG A STL A, quot ；保留商,Dr. JI ZHEN,56,9.1.1 除数结果,被除数 4*32768/（0.4） -128 除数 -8*32768/10(-0.8) 1024 商（十六进制） 0xc000 0xf000 商（十进制） -0.5 -0.125,Dr. JI ZHEN,57,9.1.2 |被除数|除数|，商为整数,例：编写16384/512的程序段。 本程序段可在上个程序段的基础上修改。除输入数据外，仅有两处改动： LD num, 16, A 改成 LD num,A RPT #14 改成 RPT #15 其它不变。 本程序运行结果如下： 被除数 除数 商（十六进制） 商（十进制） 16384 512 0x0020 32 66*32768/100(0.66) 33*32768/100(-0.33) 0xfffe -2,Dr. JI ZHEN,58,9.1.3 关于除法操作的说明,SUBC指令仅对无符号数进行操作 除法运算必须对被除数和除数取绝对值 利用乘法操作，获取商的符号，最后通过条件执行给商加上适当的符号,Dr. JI ZHEN,59,10 浮点运算,浮点运算可以扩大数据的动态范围和运算精度 C54x定点DSP支持浮点运算 C54x中浮点数的表示方法 定点数=尾数*2 指数 例如：定点数 0x2000 (0.25) 浮点数 尾数 0x4000 (0.25) 指数 1 浮点数的尾数可正可负。表示数的符号 浮点数的指数范围：（831），指数表示定点数规格化的左移（负指数为右移）的位数。,Dr. JI ZHEN,60,10.1 定点浮点数,54x通过3条指令就可以将一个定点数 （假设定点数已在累加器A中） 1. EXP A。这是一条提取指数的指令，指数保存在T寄存器中。如果（累加器A）=0，0T；否则，累加器A的冗余符号位数8T。累加器A中的内容不变。指数的数值范围：831。,Dr. JI ZHEN,61,10.1 定点浮点数(例),例： EXP A 执行前 执行后 A=FF FFFF FFCB A=FF FFFF FFCB T= 0000 T= 0019(25),例： EXP B 执行前 执行后 B=07 8543 2105 B=07 8543 2105 T= 0007 T= FFFC(-4),Dr. JI ZHEN,62,10.1 定点浮点数,2.ST T, EXPONENT；这条紧接在EXP后的指令是将保存在T寄存器中的指数存放到数据存储器的指定单元中。 3.NORM A；这是一条按T寄存器中的内容对累加器A进行规格化处理（左移或右移），即（累加器A）TSA。,Dr. JI ZHEN,63,例： NORM A 执行前 执行后 A=FF FFFF F001 A=FF 8008 0000 T= 0013 T= 0013,例： NORM B, A ;A=NORM(B,TS) 执行前 执行后 A=FF FFFF F001 A=00 4214 1414 B=21 0A0A 0A0A B=21 0A0A 0A0A T= 0FFF9 T= 0FFF9,10.1 定点浮点数(例),Dr. JI ZHEN,64,10.2 规格化注意事项,NORM指令不能紧跟EXP指令； 因为NORM指令需要T的值时，EXP指令还没有取得T的值；若紧随其后执行只能按原来的T值移位。,Dr. JI ZHEN,65,10.3 浮点数定点数,浮点数的指令是规格化时左移（负指数时右移）的位数 浮点数定点数，只要按指数数值将尾数右移（负指数是左移）就行了,例：编写浮点乘法程序，完成x1*x2=0.3*(-0.8)运算。 程序中保留10个数据存储单元： x1(被乘数) m2(乘数的尾数) x2（乘数） ep（乘积的指数） e1（被乘数的指数） mp（乘积的尾数） m1（被乘数的尾数） product（乘积） e2（乘数的指数