《DSP原理与应用》PPT课件.ppt

DSP原理与应用,第一章 概述 第二章 DSP运算基础 第三章 DSP的CPU结构及存储器配置 第四章 寻址方式及指令系统 第五章 系统功能模块及片内外设 第六章 DSP设计开发平台 第七章 FFT的Matlab仿真,第一章 概述,1、DSP数字信号处理系统 低通滤波：将连续信号x（t）中的一些次要成分滤出。 平滑滤波：滤出多余的高频分量，对时间域模拟信号起平滑作用。,低通滤波,ADC,DSP,平滑滤波,DAC,x（t）,y（t）,2、DSP的发展和分类 发展： 1978年，AMI第一片DSP器件 1979年，Intel的Intel 2920是第一块脱离了通用型微处理器结构的DSP芯片。 1980年，NEC的 PD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片。 1982年，Hitachi推出浮点DSP。 1982年，TI推出第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。 1986年，Motorola推出MC56001定点DSP芯片；1990年推出与IEEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片。,分类 按DSP芯片处理的数据格式：定点、浮点 按DSP芯片的用途： 通用型：TI公司的系列DSP 专用型：数字滤波、FFT等 主要生产厂家 TI：43.5% Agere(Lucent)：16.1% Motorola：12.0% ADI：8.2%,3、DSP的性能及特点 哈佛结构 、普通微处理器的冯诺伊曼结构：,内部地址总线,内部数据总线,共享的 程序和 数据存 储器,CPU 控制,ALU,、DSP的哈佛结构：,地址 发生 单元,数据地址总线,程序地址总线,程序 存储 器,数据 存储 器,DSP 控制,ALU,数据总线,程序总线,指令流水线 、非流水线操作,、流水线操作：,硬件乘法器 在数字信号处理的算法中（如FFT），需要做大 量的乘法和加法。显然，乘法速度越快，数据处理能 力就越强。而在一般的微处理器中，根本就没有乘法 指令，即使有乘法指令的处理器，其乘法指令的执行 时间也较长。DSP器件一般都有一个硬件乘法器，而且 一次乘累加最少可在一个时钟周期内完成。 特殊DSP指令 DSP芯片采用了特殊的寻址方式和指令。例如 TMS320系列的位反转寻址方式及其他一些特殊的指令。 采用这些适合于数字信号处理的寻址方式和指令，能 进一步减小数字信号处理的时间。,4、DSP的应用 数字信号处理，如滤波、FFT、卷积等； 通信，如调制解调、纠错编码、传真、可视电话等； 语音处理，如语音编码、语音合成、识别、语音存储等； 图形/图像处理，如模式识别、图像压缩与传输、动画、机器人视觉等； 仪器仪表，如数据采集、函数/波形产生等； 军事，如保密通信、全球定位、雷达与声纳信号处理、导航与制导等； 医疗，如核磁共振、自动治疗仪等。,第二章 DSP运算基础,1、数的定标 TMS320C/F240的字长为16。 数的定标：是设定小数点在不同位置，来表示不同大小和不同精度的小数。 Q表示法： 将16位二进制数由最低有效位（LSB）到最高有效 位（MSB）的位置依次排列为015，则Qi表示小数点 在数据第i位之后。 例如： Q0：表示小数点在数据第0位之后，即为一个整数。 Q15：表示小数点在数据第15位之后。, Q表示法及其十进制数值范围：,例如: 对Q15而言,其能表示的最小负值为: 1000 0000 0000 0000(补) 1111 1111 1111 1111(反) 1,0000 0000 0000 0000(原) = -1 其能表示的最大正值为: 0111 1111 1111 1111 = 2-1 +2-2 +2-3 +2-4 +2-5 +2-6 +2-7 +2-8 +2-9+2-10 +2-11 +2-12 +2-13 +2-14 +2-15 = 1- 2-15 = 0.9999 6948 2421 875 对Q0同样如此.,2、IEEE 754浮点数表示法 例如： 1 0 1 0 0 1 0 0 1 20.6 = 24(20 +2-1 + 2-2 + 2-3 + 2-4 + 2-5 + 2-6 + 2-7 + + 2-23 ) 其指数 = 4 + 127 = 131 小数 = 01001001 S = 0,3、定点数与浮点数的转换关系 转换公式: 浮点数（x）转换为定点数（xd）： xd = int x 2Q 定点数（xd）转换为浮点数（x）：x = float xd 2-Q 举例：浮点数x = 0.4，定标Q=15，则对应的定点数为: xd = int x 2Q= int 0.4 215=13107 反之,一个Q15表示的定点数13107对应的浮点数为: x = float xd 2-Q = float 13107 2-15 = 0.3999939 Q数值的确定: 设系统中变量表示的数据最大绝对值为|max|，而且|max|小于或等于32767，由下式: 2n-1 |max| 2n 可得：Q=15-n 举例：某变量取值范围为-7到15，则变量的|max| =15，n=4，则Q=15-4=11。,4、定点数的算术运算 加减法： 注意： 、必须保证两个操作数的定标值一样。 、若两个数据的Q值不同，在保证数据准确性的前提下调整Q值使数据精度最高，即尽量将Q值小的数调整为与另一个数的Q值一样大。 、注意对溢出的判断和处理。 举例： x = 0.4，y = 0.2，计算x + y 根据分析，采用Q15表示两个数据可以得到最高精度的运算， x 、 y的Q15定点表示分别为： xd = 13107， yd = 6553。 xd + yd = 13107+6553 = 19660 结果转化为浮点数为：19960 2-15 = 0.5999756 0.6,定点数的乘法 分三种情况： 、小数乘小数（数用Q15表示） Q15Q15=Q30，32位的乘积结果有两个符号位，利用移位操作得到乘积结果的Q31表示。 举例：0.50.5 = 0.25 操作数用Q15表示为： 0.5 215 =16384=0100 0000 0000 0000B 0.100 0000 0000 0000 0.100 0000 0000 0000 = 00.01 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 将结果左移一位得到乘积结果的Q31表示为： 0.01 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0 = 20000000H 表示的浮点数即为：0.25,、整数乘整数（数用Q0表示） Q0Q0=Q0 举例：135 = 65 操作数用Q0表示为： 13 = 0000 0000 0000 1101B 5 = 0000 0000 0000 0101B 0000 0000 0000 1101 0000 0000 0000 0101 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0001 = 00000041H 表示的浮点数即为：65,、混合表示法 在对精度和数据范围要求都比较高的情况下，两个 数可以采用介于Q15与Q0之间的不同的Q表示法。 举例： 设参与运算的两个数x和y的数值范围分别不超过 1和 4，两个数的Q值分别为Q15和Q13，为了保证数据 范围，应该采用Q13。例如： x = 0.4 y = 3.2 ，计算x + y 因为 xd = 3276， yd = 26214，则 xd + yd = 3276 + 26214 = 29490 转换为浮点数为：29490 2-13 3.59985,定点数的除法 注意：DSP没有专门的除法指令，利用条件减法指令编写 子程序实现。 、十进制的除法 在计算之前要保证分子不能大于分母的十倍，否则必须进行如 下的处理：将分母乘上10（100或1000）后再按下面的计算过 程进行除法运算，得到结果后再把该结果乘以10 （100或1000） 即可得到最终的正确结果。 计算过程（子程序）： i = 0 STEP1：重复的用分子减去分母（若分子小于分母，则余数即为 分子；否则，余数=分子-分母），直到结果为小于分母的数或0。得 到执行的减法次数 = Ni 及余数。 STEP2： i = i +1，余数10作为分子，返回STEP1。 STEP3：结果 = N0 100 + Ni 10-i，i = 1，2，3，,举例1：求40/3 = ？ step1：310 = 30； step2：40-30=10 30，70-30=4030，4030=1030，70-30=4030，4030=1030， 次数=3，余数=10； step6：根据要求的精度结束计算 step7：结果=1 100 +3 10-1 + 310-2 +3 10-3 + =1.3333 step8：最终结果= 1.333310=13.333 ,举例2：求3/40= ？ step1：3 40；300 - 40=260，执行第1次减 法；260 - 40=220，执行第2次减法； 220 - 40=180，执行第3次 减法；180 - 40=140，执行第4次减法；140 - 40=100，执行第5 次减法；100 - 40=60，执行第6次减法；60 - 40=20，执行第7 次减法；次数=7，余数=20； step4： 2010=200，200 40； 200 - 40=160，执行第1次 减法；160 - 40=120，执行第2次减法；120 - 40=80，执行第3 次减法； 80 - 40=40，执行第4次减法； 40 - 40=0，执行第5次 减法；次数=5，余数=0； step5：结果=0 100 +0 10-1 + 710-2 +5 10-3 = 0.075,、二进制的除法 注意：在计算之前要保证分子小于分母的2倍。 计算 过程同十进制的除法，下面仅举例。 计算40 / 3 = ？ step1：分母左移3位（即乘以8），得分母=24； step2：00101000 ( =40) - 00011000 ( =24) =00010000 ( =16) 次数=1，余数=16 24； step3： 00100000 ( =32) （余数16左移一位） - 00011000 ( =24) =00001000 ( =8) 次数=1，余数=8 24； step4： 余数=16 （余数8左移一位） 24 次数=0； step5： 00100000 ( =32) （余数16左移一位） - 00011000 ( =24) =00001000 ( =8) 次数=1，余数=8 24；,step6： 余数=16 （余数8左移一位） 24 次数=0； step7： 00100000 ( =32) （余数16左移一位） - 00011000 ( =24) =00001000 ( =8) 次数=1，余数=8 24； step8： 余数=16 （余数8左移一位） 24 次数=0； step9： 00100000 ( =32) （余数16左移一位） - 00011000 ( =24) =00001000 ( =8) 次数=1，余数=8 24； step10 ：结果 = 120 +1 2-1 +0 2-2+1 2-3 +0 2-4 +1 2-5 +0 2-6 +1 2-7 =1.1010101 step11：将上述结果右移三位，即可得到正确的结果为： 最终结果 = 1101.0101 B = 13.3125,第三章 DSP的CPU结构及存储器配置,1、C2系列DSP的功能框图,基于PLL的时钟模块 （锁相环）,双10位ADC,串行通信接口（SCI）,串行外设接口（SPI）,外部存储器接口（EMI）,事件管理器（EM）,数字I/O,标准测试接口（JTAG）,CPU,2、CPU结构,中央算术逻辑 单元（CALU）,累加器（ACC）,CALU的输入和输出 数据定标移位器,乘法器,乘积定标移位器,辅助寄存器运算单元（ARAU）,状态寄存器,定标移位器： 主要用作移位、bit提取、扩展算术运算和溢出防止 运算。 、输入数据定标移位器（输入移位器）： 将输入的0到16位的数据左移16位，作为CALU的32位输入数据。 、输出数据定标移位器（输出移位器）： 将累加器里的结果输出到数据存储器之前左移0到7位，累加器里的数据保持不变。 、乘积定标移位器（乘积移位器）： 将乘积寄存器的数据在输出到CALU之前进行移位。,辅助寄存器算术单元（ARAU）和辅助寄存器 内有8个辅助寄存器（AR0、AR1、AR2、AR3、AR4、AR5、 AR6、AR7），当一个指令使用间接寻址来访问数据存储器时， ARAU就产生数据存储器的地址。 状态寄存器ST0和ST1 、特点： 可以被保存到数据存储器（采用指令存储状态寄存器指 令SST），也可以从数据存储器加载（采用指令装载状态寄 存器指令LST）。 、其他指令： SETC：设置寄存器的位 CLRC：清除寄存器的位 、作用： 可以用于子程序中保存和恢复机器的状态。,、ST0： 1513 12 11 10 9 80 其中： ARP辅助寄存器指针，用于选择作为间接寻址的辅 助寄存器（ARn）。 OV溢出标志位，用于表示CALU是否有溢出产生。 OVM溢出方式位，决定如何处理CALU中的溢出。 =0：累加器中结果正常溢出； =1：溢出时，累加器被置为最大正数或最小负数。 INTM中断允许位，使能（=0）或禁止（=1）所有 的可屏蔽中断。 DP数据页指针。当使用直接寻址时，DP存放存储 器的数据页（即存储器地址的高9位），DP与指令代码的最 低7位构成16位存储器地址。,、ST1： 其中： ARB辅助寄存器指针缓冲器 CNF片内DARAM配置位。该位决定将DARAM B0映 射至数据或程序空间。 CNF = 0B0：映射到数据区 CNF = 1B0：映射到程序区 TC测试/控制位。 SXM符号扩展位。 C进位标志位。 XFXF引脚状态位。 PM乘积移位方式。决定乘积移位寄存器的移位情况。,3、C2的存储器 C2的片内总线： 、特点： 独立的数据读地址总线和数据写地址总线使得CPU可以在 同一个机器周期内进行读和写操作。 独立的程序和数据地址总线允许同时访问程序指令和数据。 、片内总线的种类： PAB程序地址总线：提供访问程序存储区的地址。 DRAB数据读地址总线：提供从数据存储区所要读取 数据的地址。 DWAB数据写地址总线：提供写数据存储区的地址。 PRDB程序读总线：它载有从程序存储器读取的指令 代码以及表格等信息，并送到CPU。 DRDB数据读总线：它将数据从数据存储器载送到中 心运算逻辑单元（CALU）和辅助寄存器算术单元（ARAU）。 DWEB数据写总线：将数据送到程序和数据存储器。,片内存储器的分配情况： 64K字的程序空间 64K字的本地数据空间 32K字的全局数据空间：用于和其他处理器共 享数据或用作附加的数据空间。 64K字的I/O空间：用于寻址外设接口（片外外 设）和部分片内外设（因为大部分的片内外设 地址都映射到局部数据存储器空间）。 采用片内存储器工作的优点： 避免了与慢速外部存储器接口所需的等待状态， 比采用外部存储器性能更高。 比外部存储器更便宜。 比外部存储器功耗更低。,片内存储器的类型： 片内双口RAM（DARAM）： 大小：544字 特点：可以在一个机器周期内访问两次 组成：B0（256字）+ B1（ 256字）+ B2（32字） 注意：主要用于保存数据，但B0也可用于保存程序。 片内单次访问的程序/数据RAM（SARAM）： 特点：一个机器周期内只能访问一次。 工厂掩模的片内ROM 闪烁存储器（Flash） 特点：电可擦除的、可编程及可长期保存数据。,局部数据存储器的配置： 64K = 128字512个数据页（0、1、511） 数据页指针DP（由ST0中的DP值决定）、数据页 及数据地址之间的关系见下表。,I/O空间 I/O空间存储器可寻址64K字； 访问I/O空间的存储器或片外I/O端口只能用指令IN和OUT；,TMS320 C240 A0 A1 A2,AS138,AS138,输入设备,输出设备,第四章 寻址方式与指令系统,1、寻址方式种类 立即寻址：操作数在指令代码中直接以常数给出。 直接寻址：将指令代码中的7位偏移地址与数据存储器页 指针（DP）的9位组合起来形成16位数据存储器地址。 间接寻址：通过8个16位辅助寄存器访问数据存储器。 2、立即寻址 短立即数寻址 特点：指令代码中用一个8位、9位或13位的常数作为操作 数。为单指令字。 举例： RPT #63H ；将紧跟其后的指令重复执行100次,单指令字中的位： 15 8 7 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 RPT指令操作码 8位立即数63H 长立即数寻址 特点：指令代码中用一个16位的常数作为操作数。为双指令字。 举例： ADD #0A000H ，2 ；将立即数A000H左移2位后与累 加器内容相加，结果存累加器中。 第一个字： 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 ADD指令操作码 移位次数 = 2 第二个字： 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16位长立即数 = 0A000H,3、直接寻址 直接寻址指令代码,8MSB,0,7LSB,指令操作码,偏移量（地址低7位）,每页数据存储器地址偏移量,数据页（地址高9位）,9位DP值（由ST0决定当前页）,直接寻址标志,15 14 8 7 6 5 1 0,形成16位数据存储器地址：,直接寻址要求：应首先为页指针寄存器DP装入一个适当的 数（从0到511） 注意事项： DSP复位时并没有初始化DP内容，因此程序中要访问数 据存储器之前还是应该用LDP指令确定当前数据页。 如果程序需要访问不同的数据页，则每当访问新的数据 页前，必须先修改DP值，以确保访问正确的数据页。 举例： LDP #0E0H ；DP指向E0H数据页，地址为7000 707FH（1416128 = 7212 = 7163 = 7000H） ADD 9H，5 ；该指令将数据存储器7009H单元的内 容左移5位后与ACC相加，结果存ACC 指令代码及地址形成过程如下：,15 14 8 7 6 1 0,ADD操作码,0 0 1 0,0 1 0 1,0,0 0 0 1 0 0 1,数据存储器地址偏移量=9,移位次数 = 5,直接寻址标志,0 1 1 1 0 0 0 0 0,DP = 0E0H,0 0 0 1 0 0 1,0 1 1 1 0 0 0 0 0,16位数据存储器地址 = 7009H,4、间接寻址 特点： 用8个16位辅助寄存器（但每次寻址只能使用其中一个） 内容作为间接的地址，可以访问64K数据存储空间中的任一单 元，不受当前数据页的限制。 辅助寄存器的选择： 将一个07的值装入状态寄存器ST0中的辅助寄存器指 针ARP，ARP所指向的辅助寄存器称为当前AR，它其中的内 容就是要访问的数据存储器的地址。 几种间接寻址方式： 不增量不减量 操作数为 * ： 指令使用当前辅助寄存器的内容作为数据存储器地址， 指令执行后，当前辅助寄存器的值不改变。 例如： MAR * ， AR2 ； 选择AR2作为当前辅助寄存器，即ARP=2,加1或减1操作数为 * + 或 * - ： 指令使用当前辅助寄存器的内容作为数据存储器地址，指令 执行后，将当前辅助寄存器的值加1或减1 。 例如： ADD * +，8 ； 将当前辅助寄存器的内容左移8位后加 到ACC，并将当前辅助寄存器的值加1 增加或减去一个指定的量操作数为 * 0 + 或 * 0 - ： 辅助寄存器AR0存指定的量。指令将当前辅助寄存器的值作 为数据存储器地址，指令执行之后，将当前辅助寄存器的值增 加或减去AR0的内容，即指定量。 例如： ADD * 0 + ，AR1 ；将当前辅助寄存器的内容加到ACC， 并将AR0的值加给当前AR，该指令 结束后指定AR1为当前AR。,使用逆向进位增加或减去一个指定的量 操作数为 * BR0 + 或 * BR0 - ： 辅助寄存器AR0存指定的量。当前辅助寄存器的值作为数据 存储器地址使用之后，当前辅助寄存器的值增加或减去AR0保存 的指定量。但该加法或减法是逆向进位（主要用于FFT），即加 减法是从高位开始运算，向低位进位或借位。 例如： ADD * BR0 + ，AR5 ；将当前辅助寄存器的内容加到 ACC， 并将AR0的值按反向进位 加给当前AR，该指令结束后指定 AR5为当前AR。,5、C2的指令集 指令类型（按功能） 累加器、算术与逻辑指令 辅助寄存器和数据页指针指令 暂时寄存器（TREG）、乘积寄存器和乘法指令 转移指令 控制指令 I/O和存储器操作 指令举例 ADDC功能：加给ACC，带进位，直接或间接寻址 、指令格式： ADDC dma ；直接寻址 ADDC ind ，ARn ；间接寻址 注意： dma、 ind、n可以由用户根据需要而改变； 中的 内容为可选项,、操作数 dma ；直接寻址时，数据存储器的低7位 n ；指示下一个辅助寄存器 n = 07 ind ；选择下列7种间接寻址方式中的一种： * * + * - * 0 + * 0 - * BR0 + * BR0 、操作码 ADDC dma ADDC ind ，ARn 各位代表的意义如下所示：,15 8 7 6 0,dma,0,0 1 1 0 0 0 0 0,15 8 7 6 5 4 3 2 1 0,0 1 1 0 0 0 0 0,1,ARU,NAR,N, ARU：为辅助寄存器的更新代码，确定当前辅助寄存器是否 变化以及如何增减。见下表：, N：为下一个辅助寄存器指示符，该位声明该指令是否改变 ARP的值。 N = 0 ARP内容保持不变； N = 1 NAR内容被装入ARP，且旧的ARP值被装入状 态寄存器ST1的辅助寄存器缓冲器ARB中。 NAR：为下一个辅助寄存器的代码值，AR0AR7的对应代 码分别为07。 、执行 （ACC）+（data memory address）+(C ) ACC 以下为解释上面指令的一些常用注释符号： （r）：表示寄存器或存储单元 r 的内容 ； x y：数值x 被赋予寄存器或存储单元y； r（n：m） ：寄存器或存储单元r的位n到m，例如：ACC（7：0）表示累加器的位7到位0； （ r（n：m） ）：寄存器或存储单元r的位n到位m的内容。,、举例 设DAT300为已经赋值为300H的常数。 ADDC DAT300 ；（DP=6：address 0300h 037Fh）,指令执行前,指令执行前,0004H,数据存储器 300H,0004H,数据存储器 300H,0018H,0,ACC,0013H,1,ACC,C,C,6、C2的伪指令 指令性语句：即前面介绍的用各种助记符表示的机 器指令，每条指令都有其机器代码或指令代码。 指示性语句：即伪指令，不产生指令代码，主要用 于在汇编过程中与汇编程序“通信”，说明源程序的起止、分段 情况、安排各类信息的存储结构以及有关的变量说明等。具体 实现以下任务： 将数据和代码汇编进特定的段； 为初始化的变量保留存储器空间； 展开成列表的形式； 汇编条件块； 定义全局变量； 指定汇编器可以获得宏的定义库； 检查符号调试信息。,7、DSP软件开发流程图,C源文件,C编译器,宏库文件,汇编源文件,C和汇编 源文件,汇编器,目标文件,目标库文件,RTS库文件,链接器,COFF EXE file,执行文件,其中： 源文件：指的是由程序员写的基本的文本文件，它包括一系列指令。 汇编器：它是用来将用户的文本汇编源程序编译成机器可懂的格式。 链接器：组织由汇编器生成的机器可读代码，使它能够与相应的目标DSP存储器结构匹配，即其主要用来解决存储器分配问题，使所有最终形成执行程序的指令都有一个特定的存储器地址。 目标文件：包括实际的可读指令，可以被特定的DSP目标器件识别；通常一个目标文件是可重新定位的，不能由DSP器件直接使用，它必须先通过一个链接器程序，生成最终的DSP可执行程序。 宏：一条宏就是一个指令序列，主要用来代替重复的代码（类似于C语言中的函数、VB中的子程序），这样可以使汇编源程序得到简化并不容易出错。例如：,编写一个对数据存储单元某位置1的宏指令如下： 宏名字 形式参数 SBIT1 .macro DMA ,MASK MAR * ，AR1 LAR AR1 ，# DMA LACC * OR # MASK SACL * .endm 在程序中定义了宏之后，就可以在源程序中，将宏的 名字作为指令来调用这个宏。例如： 将0200H单元的第4位置1，则调用宏语句为： SBIT1 0200H，0010H（实际参数）,8、DSP生成的汇编列表文件例子,接上表:,说明: 第一列：汇编源程序语句的行号。用一个十进制的数字来 表示源程序语句在汇编源文件中的行号。 第二列：段程序计数器（SPC）。将一个程序的各个部分分 成不同的段，每个段都有一个十六进制的段程序计数器值，且 每个段的段程序计数器值都被初始化为000000。例如，.data 段 的SPC值 =000008，而.text段的SPC值 = 00000a。 注意：有些命令对SPC值不影响，此时，其第二列为空白。 第三列：目标代码。这是为DSP准备的二进制机器代码。 说明：以12行所示的程序语句为例，这是一条指令，将标 号table所指的存储器内容写入AR3寄存器。该指令生成的机器码 是“77130000”，第一个4位数字表示实际的指令，后4位数字表示 标号table在.data 段中的位置。 第四列：源程序语句区域。,第五章 系统功能模块及片内外设,1、系统配置寄存器 作用：用户可以对这些寄存器编程来改变系统的一些功能。 特点：每个寄存器有两个连续地址，其他寄存器有惟一地址。 系统控制寄存器（SYSCR）地址为7018H： 其中： RESET1 和RESET0 为软件复位位，完成DSP器件的软件 复位。当（ RESET1 ：RESET0 ）为（0：0）、（1：0）、 （1：1）时均引起一次全局复位发生。 CLKSRC1和CLKSRC0为C240DSP的CLKOUT/IOPC1引脚 的控制位，控制方式如下表：,系统状态寄存器（SYSSR）地址为701AH 其中： PDRST：为1时表示上电引起的复位； ILLADR：非法地址复位状态位。为1表示DSP企图访问一 个不存在的片内数据或程序存储器引起了复位；,SWRST：软件复位状态位，为1表示有软件复位发生； WDRST：看门狗复位状态位，为1表示看门狗定时器溢出 发生复位； HP0：硬件保护标志位，只适用于具有片内Flash的DSP； VCCAOR：模拟电压越限位，为1表示电压超出稳压范围； VECRD：中断向量挂起位，当一个中断请求被响应时， 该位被置位；其被用于不可屏蔽中断NMI的中 断服务子程序。 系统中断向量寄存器（SYSIVR）地址为701EH： 位158：中断向量高8位，这些位读出总为0。 位70：中断向量低8位，这些位被装入中断向量的地址 偏移量，该偏移量由挂在外设总线上的外设产 生，用以响应相应的可屏蔽中断。,2、时钟模块 功能：为整个DSP器件提供各种时钟频率。 时钟结构： 其中： OSCBYP：用来选择内部振荡器是否被旁路，若其接高 电平表示使用内部振荡器；若引脚接地，表 示旁路内部振荡器而使用外部时钟输入。,时 钟 模 块,XTAL1/CLKIN,XTAL2,CPUCLK,WDCLK,SYSCLK,OSCBYP,CPUCLK：是时钟模块提供的最高时钟频率，用于DSP内 部的所有存储器以及所有直接连到CPU总线 （DSP内部数据总线）的外设（包括外部存储 器接口）。 SYSCLK：提供所有连到外设总线的外设时钟，为 CPUCLK频率的1/2或1/4。 WDCLK：是为WD/RTI模块提供的一个低功率时钟，频 率一般为16kHz。 时钟控制寄存器： 、功能：通过编程确定各时钟频率及低功耗方式。 特点：控制寄存器8位，分别与片内外设总线低8位相连， 对高8位进行读写无意义。 、控制寄存器1CKCR0地址为702BH： 格式见下表：,其中： CLKMD（1：0）：确定CPUCLK的时钟源，选择方式如 下表： PLLOK（1：0）： PLLOK（1）表示PLL触发器状态， PLLOK（0）用于器件测试。 PLLPM（1：0）：规定低功耗工作模式。, ACLKENA：在C24中保留不用 PLLPS：确定系统时钟频率是4分频还是2分频。PLLPS= 0 时，fSYSCLK = fCPUCLK /4； PLLPS = 1时， fSYSCLK = fCPUCLK /2。 、控制寄存器2CKCR1地址为702DH： 格式见下表： 其中： CKINF（3：0）：这4位指示正在被使用的晶体振荡器频率 即输入频率 fx ，其关系如下表：,PLLDIV（2）：确定PLL输入是否被2分频，为1时 2分频。 PLLFB（2：0）：确定PLL的乘积因子，如下表： 注：PLL电路可以将其输入时钟频率fx（来自内部晶体振荡 器或外部时钟输入）乘以1、2、3、4、5和9倍后再送 往其它时钟。,各种内部时钟频率选择,时钟模块的编程 正确编程需要如下三条指令： SPLK #00000000 01000001B，CKCR0 ； SPLK #00000000 10111011B，CKCR1 ； SPLK #00000000 11000001B，CKCR0 ； 说明： SPLK指令的功能是：存长立即数到数据存储器，直接 或间接寻址； 第一条指令完成的功能：使CLKMD（1）= 0禁止PLL， 同时使SYSCLK=CPUCLK/2； 第二条指令完成的功能：使CKINF（3） CKINF（0） = 1011并指定 fx = 10 MHz，同时使用PLL并使 CPUCLK=20MHz； 第三条指令完成的功能：使CLKMD（1）= 1允许PLL， 使系统按上述编程频率工作。,3、等待状态发生器 功能：当DSP访问慢速外设或存储器时，必须加入等待状态达 到外设或存储器时序的要求。 等待状态的产生：通过对等待状态产生控制寄存器编程产生。 等待状态产生控制寄存器（WSGR）： 其中： AVIS：地址可见方式，复位时被置1，不产生等待状态。 AVIS = 0 ，减少功耗与噪音； AVIS = 1， 使能器件的地址可见方式，在这一方式下，器 件提供一种跟踪内部代码执行的方法。,ISWS：I/O空间等待状态位，复位时被置1。 ISWS = 0：未产生用于片外I/O空间的等待状态； ISWS = 1：所有访问片外I/O空间的操作均插入一个等待 状态。 DSWS：数据空间等待状态位，复位时被置1。 DSWS = 0：未产生用于片外数据空间的等待状态； DSWS = 1：所有访问片外数据空间的操作均插入一个等 待状态。 PSWS：程序空间等待状态位，复位时被置1。 PSWS = 0：未产生用于片外程序空间的等待状态； PSWS = 1：所有访问片外程序空间的操作均插入一个等 待状态。,4、中断系统 中断类型,中断,包括指令INTR、NMI和TRAP引起 的中断（属于非屏蔽中断）,硬件 中断,软件 中断,上电复位引脚PORESET中断,复位引脚RS中断,INTk（k=1，2，3，4，5，6）， INT1优先级最高,非屏蔽 中断,可屏蔽 中断,引脚NMI中断,中断优先级,硬件中断结构 说明： 两个中断模块管理DSP内部各种片内外设及外部引脚XINT1XINT3等多个中断源，包括可屏蔽中断INT1INT6、NMI、硬件复位中断和软件中断；它们都是通过可屏蔽中断INT1INT6向CPU中断逻辑提出中断申请。 每个可屏蔽中断INT1INT6对应了多个中断源。,DSP CPU 地址线1-5 IACK INT6 INT5 NMI INT1 INT4 INT3 INT2 IACK,地址线1-5 IACK INT6 INT5 NMI INT1 系统中断模块,INT4 INT3 INT2 IACK 事件管理模块中断模块,中断寄存器 、CPU中断寄存器 CPU中断屏蔽寄存器IMR地址0004H： INT6INT1：可屏蔽中断的屏蔽位， 0 /1 = 屏蔽/允许中断。 CPU中断标志寄存器IFR 地址0006H ： 其中： F 代表“中断标志”，F=0：无中断请求；F=1：至少 有一个INTX中断源请求，CPU响应后自动清除对应标志位。,、外部硬件中断控制寄存器： 外部引脚XINT1中断控制寄存器XINT1CR 地址7070H ： 其中： 位15：为只读位，向该位写清除该标志位； XINT1标志= 1 表示检测到有效的XINT1中断触发沿。 位6：该位为只读，反映引脚的当前逻辑电平。 位2：可以编程设置XINT1为下降沿或上升沿触发，XINT1 中断有效沿 = 0/1 =下降沿/上升沿触发。 位1： XINT1优先级 = 0/1 = 高/低优先级。 位0： XINT1中断允许 = 0/1 = 禁止/允许XINT1中断。,外部引脚XINT2中断控制寄存器XINT2CR：同上 外部引脚XINT31中断控制寄存器XINT3CR：同上 外部引脚NMI中断控制寄存器NMICR：同上 外设中断向量的偏移地址 、设置外设中断向量偏移地址的原因： 每个可屏蔽中断INT1INT6都包含了多个DSP片内或外部中 断源； 软件中断INTn（n = 16）分别与可屏蔽中断INT1INT6占 用同一个向量表位置； NMI硬件和NMI软件中断会进入同一个中断服务程序。 、如何设置外设中断向量的偏移地址： 系统中断模块和事件管理模块中都有确定的“中断向量地址 寄存器”保存中断源的中断偏移地址，只要在中断服务程序 入口处读取中断向量地址寄存器，即可判断中断源身份，并进 入对应中断源的服务程序。,中断编程 中断初始化流程：,主程序开始,INTM置1禁止所有可屏蔽中断,将IMR中INTk对应位置1允许中断并清除IFR,对某项中断源，将单独屏蔽位置1，并编程有效触发沿,系统初始化,INTM置0等待中断,中断初始化编程例子： 任务：将外部引脚XINT1设置为高优先级中断 .text ； 编写主程序 NOP SETC INTM ；禁止中断 LDP # 0 ；因为IMR的为地址0004H第0页 SPLK # 0001H，IMR ；允许XINT1中断 LACC IFR ；将IFR左移16位后装入ACC，ACC的低16位全为0 SACL IFR ；将ACC的低16位装入IFR，清除标志寄存器IFR LDP # 00E0H ；14（E）16128 = 7212 = 7163 =7000H SPLK # 0005H，XINT1CR ；允许XINT1引脚中断，高优先级， 上升沿有效 ；系统初始化 CLRC INTM ；允许中断 说明： SETC设置INTM位； CLRC 清除INTM位； LACC带移位016位装入ACC（32位）； SACL带移位07位存低段ACC。,ST0与ST1的保护与恢复： 保护：采用SST指令 恢复：采用LST指令 注意：CPU执行SST指令时将自动地将指定的状态寄存器 的内容存入第0页数据存储器，并且不改变DP的内容，即允 许DP无改变存储。 例如： SST #0，60H ；保存状态寄存器ST0的内容到第0页的 60H单元（CPU自动指向0页无须LDP指令） SST #1，61H ；保存状态寄存器ST1的内容到第0页的 61H单元 LDP #0 ；指向数据页第0页 LST #0，60H ；恢复ST0内容 LST #1，61H ；恢复ST1内容,5、数字输入/输出（I/O）接口 I/O引脚的特点：既可以作为普通I/O引脚，也可以作为其他 功能的引脚。通过编程来指定其是I/O还是功能引脚。 F/C240共有28个I/O共享引脚，分为两组： 专门I/O端口A、B和C的数据I/O与其他基本功能共享引脚； 模块具有内置I/O功能。如SPI、SCI、外部中断和PLL等功能引脚，同时也可编程作为I/O引脚，8个。 第一组共享I/O引脚的结构图：,基本功能,I/O数据位 （读/写）,I/O方向位 0=输入 1=输出,0O O1 O,MUX控制位 0=I/O功能 1=基本功能,引脚,其中： MUX控制位确定引脚是I/O（0）还是功能引脚（1）。 I/O方向位当引脚由MUX确定为I/O引脚时，该位决定引 脚是输入（0）或输出（0）。 I/O数据位当引脚为I/O且方向为输入时，从该位读取数 据；若为输出引脚，则可将数据写向该位。 MUX控制位由控制寄存器OCRA和OCRB编程实现。 I/O方向位和I/O数据位由寄存器PADATDIR、PBDATDIR和 PCDATDIR实现。 输出控制寄存器A（OCRA）地址7090H,各位代表的意义如下表所示：,输出控制寄存器B（OCRB）地址7092H 其中第7位到第0位为共享引脚功能选择，见下表：,I/O端口A数据和方向寄存器（PADATDIR）地址7098H 其中： A3DIRA0DIR：当端口A共享引脚定义为I/O时，该4位定义I/O方向。 0 = 设置相应引脚为输入； 1 =设置相应引脚为输出。 IOPA3IOPA0：端口A数据位，与对应方向控制位AnDIR有关。 若AnDIR=0，则0/1=相应引脚读回低/高电平； 若AnDIR=1，则0/1=设置相应引脚为低/高电平。,6、实时中断 实时中断(RTI)的功能：提供可编程间隔的中断，可用 于实现日历、实时时钟、分时多任务进程控制等功能。 实时中断(RTI)的结构：,8-bit Real- time counter,RTICNTR.7-0,7-bit free running counter,RTICR.2-0,/32768,/2,WDCLK,/128,实时中断(RTI)的特点： RTI定时器是8位可编程用以产生周期性中断的计数器， 其中断频率可由软件来选择。中断可以通过软件来允许或禁 止。 RTICNTR可以在任何时候被读出和清除为0。但是，出 系统复位外，7位的不可编程计数器不能被其他操作清除。 实时中断计数器寄存器（RTICNTR）地址7021H： 8位的RTICNTR存放实时计数器的值，它对来自7位的 不可编程的128分频输出信号（WDCLK的128分频）递增记数。 RTI控制寄存器（RTICR）地址7027H： 表中： 位7：实时中断标志位，该位可由软件清除。 = 0 ：没有RTI上溢产生的中断； = 1：没有RTI上溢产生的中断。,位6：RTI中断使能位。 = 0：清除RTI的未被响应的中断请求，并禁止后续的 RTI中断； = 1：当RTI上溢时，产生中断请求。 位20：实时中断预定标选择位，用于选择用于中断的分频。,7、看门狗 看门狗的功能： 监视DSP软件和硬件操作，当DSP发生混乱不能及时清除 WD定时计数器时，WD将会产生溢出中断而复位系统，提高 CPU的可靠性。 看门狗的特点： WD定时器是8位可复位的加计数器，由WDCLK或7为计数 器分频提供时钟。 注意事项： 程序正常运行时，必须在程序的各个分支，按时“喂狗”，即 在WDCNTR溢出前对WDKEY编程清除WDCNTR为0，防止其溢 出，保证正常运行时WD不会强行复位系统。 WD计数器寄存器（ WDCNTR ）地址7023H： 8位只读WDCNTR包含WD计数器的当前值。该计数器对 WDCR选定的输入信号递增记数。当计数器溢出，经过一个单 输入信号周期的时延后产生系统复位信号。,WD控制寄存器（WDCR）地址7029H： 表中： 位7：WD中断标志位。 = 0：表明自上次清除该位后，没有WD产生过复位； = 1：表明自上次清除该位后，有WD产生过复位 位6：WD使能位。 = 0：使能WD； = 1：禁止WD。 位53：WD校验位，必须对这3位写入101B，否则将产生 系统复位。读这3位时始终为000B。 位20：WD预定标选择位，用于选择WDCNTR的计数信 号的分频系数。如下表所示：,WD复位关键字寄存器（WDKEY）地址7025H： 功能： 当将55H和紧跟其后的AAH分别写入WDKEY时，将清除 WDCNTR的值。可以写入55H和AAH的任何组合到WDKEY， 但仅有55H之后紧跟AAH才能复位WDCNTR。而向WDKEY写 入其他任何值都导致系统复位。读该寄存器返回WDCR的内容。,举例： LDP #00E0H； 数据页指针