第6章汇编语言程序设计[DSP技术与应用实例(第3版)]

第6章汇编语言程序设计,6.1程序的控制与转移,TMS320C54x具有丰富的程序控制与转移指令，利用这些指令可以执行分支转移、循环控制及子程序操作。基本的程序控制指令如表6-1所示。,表6-1基本的程序控制指令,1条件算符,条件分支转移指令或条件调用、条件返回指令都用条件来限制分支的转移、调用和返回操作。条件算符分成两组，每组组内还有分类。,选用条件算符时应当注意以下3点:,第1组：组内两类条件可以进行与/或运算，但不能在组内同一类中选择两个条件算符与/或。当选择两个条件时，累加器必须是同一个。例如，可以同时选择AGT和AOV，但不能同时选择AGT和BOV。第2组：可从组内3类算符中各选一个条件算符与/或，但不能在组内同一类中选两个条件算符与/或。例如，可以同时测试TC、C和BIO，但不能同时测试NTC和TC。组与组之间的条件只能进行或运算。,2循环操作BANZ,在程序设计时，经常需要重复执行某段程序，利用BANZ（当辅助寄存器不为0时转移）指令执行循环计数和操作是十分方便的。,SUM:STM#x,AR3STM#4,AR2loop:ADD*AR3+,A;程序存储器BANZloop,*AR2-STLA,y,3比较操作CMPR,编程时，经常需要数据与数据进行比较，这时利用比较指令CMPR是很合适的。CMPR指令测试所规定的AR寄存器（AR1AR7）与AR0的比较结果。如果所给定的测试条件成立，则TC位置1，然后，条件分支转移指令就可根据TC位的状态进行分支转移了。注意，所有比较的数据都是无符号操作数。,STM#5,AR1STM#10,AR0loop:.*AR1+.CMPRLT,AR1BCloop,TC,6.2堆栈的使用方法,TMS320C54x提供一个用16位堆栈指针（SP）寻址的软件堆栈。当向堆栈中压入数据时，堆栈从高地址向低地址增长。堆栈指针是减在前、加在后，即先SP1再压入数据，先弹出数据后SP+1。,如果程序中要用到堆栈，则必须先进行设置，方法如下：size.set100stack.usectSTK，sizeSTM#stack+size，SP,上述语句在数据RAM空间开辟一个堆栈区。前两句在数据RAM中自定义一个名为STK的保留空间，共100个单元。第3句将这个保留空间的高地址（#stack+size）赋给SP，作为栈底，参见图6-1。至于自定义未初始化段STK究竟定位在数据RAM中的什么位置，应当在链接器命令文件中规定。,图6-1堆栈,设置堆栈之后，就可以使用堆栈了，例如：,CALLpmad；(SP)-1SP，(PC)+2TOS；pmadPCRET；(TOS)PC，(SP)+lSP,堆栈区应开辟多大？这需要按照以下步骤来确定:,先开辟一个大堆栈区，且用已知数填充。运行程序，执行所有的操作。暂停，检查堆栈中的数值如下图。用过的堆栈区才是实际需要的堆栈空间。,1.加减法,【例6-4】计算z=x+yw。SUMB:LDx,AADDy,ASUBw,ASTLA,zRET.end计算结果：数据寄存器地址存储内容十进制数x0060H000AH10y0061H001AH26w0062H0017H23z0063H000DH13,6.3加减法运算和乘法运算,2.乘法,【例6-5】计算y=mx+b。SU:LDm,TMPYx,AADDb,ASTLA,yRET.end计算结果：数据寄存器地址存储内容十进制数m0060H0003H3x0061H000FH15b0062H0014H20y0063H0041H65,6.4重复操作,1重复执行单条指令,重复指令RPT或RPTZ允许重复执行紧随其后的那一条指令。如果要重复执行n次，则重复指令中应规定计数值为n1。由于重复的指令只需要取指一次，与利用BANZ指令进行循环相比，效率要高得多。,【例6-9】对数组x50,0,0,0,0进行初始化。.bssx,5或者STM#x,AR1LD#0H,ARPT#4STLA,*AR1+或者.bssx,5STM#x,AR1RPTZ#4STLA,*AR1+,2块程序重复操作,块程序重复操作RPTB将重复操作的范围扩大到任意长度的循环回路。由于块程序重复指令RPTB的操作数是循环回路的结束地址，而且，其下条指令就是重复操作的内容，因此必须先用STM指令将所规定的迭代次数加载到块重复计数器（BRC）中。RPTB指令的特点是：对任意长度的程序段的循环开销为0，其本身是一条2字4周期指令；循环开始地址（RSA）是RPTB指令的下一行，结束地址（REA）由RPTB指令的操作数规定。,【例6-10】对数组x5中的每个元素加1。.bssx,5start:LD#1,16,BSTM#4,BRCSTM#x,AR4RPTBnext-1ADD*AR4,16,B,ASTHA,*AR4+next:LD#0,B,3循环的嵌套,执行RPT指令时要用到RPTC寄存器（重复计数器），执行RPTB指令时要用到BRC、RSA和RSE寄存器。由于两者用了不同的寄存器，因此RPT指令可以嵌套在RPTB指令中，实现循环的嵌套。当然，只要保存好有关的寄存器，RPTB指令也可以嵌套在另一条RPTB指令中，但效率并不高。,下图是一个三重循环嵌套结构，内层、中层和外层三重循环分别采用RPT、RPTB和BANZ指令，重复执行N、M和L次。,6.5数据块传送,这些指令的特点如下：（1）传送速度比加载和存储指令的速度要快；（2）传送数据不需要通过累加；（3）可以寻址程序存储器；（4）与RPT指令相结合，可以实现数据块传送。,1程序存储器数据存储器,【例6-11】初始化数组x5=1,2,3,4,5。.titlezh9.asm.mmregsSTACK.usectSTACK,10H.bssx,5.datatable:.word1,2,3,4,5.defstart.textstart:STM#x,AR1RPT#4MVPDtable,*AR1+end:Bend.end,2数据存储器数据存储器,【例6-12】编写一段程序，将数据存储器中数组x20中的数据复制到数组y20中。.titlezh10.asm.mmregsSTACK.usectSTACK,30H.bssx,20.bssy,20.datatable:.word1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20.defstart.textstart:STM#x,AR1RPT#19MVPDtable,*AR1+；从程序存储器传送到数据存储器中STM#x,AR2STM#y,AR3RPT#19MVDD*AR2+,*AR3+；从数据存储器传送到数据存储器中end:Bend.end,20个数据从0060H0073H传送到0074H0087H，结果如图所示：,6.6双操作数乘法,TMS320C54x片内的多总线结构，允许在一个机器周期内通过两条16位数据总线（C总线和D总线）寻址两个数据和系数，如图6-6所示。,如果求y=mx+b，则单操作数和双操作数实现方法比较如表6-4所示：,表6-4单/双操作数编程比较,用双操作数指令编程的特点为：（1）用间接寻址方式获得操作数，且辅助寄存器只能用AR2AR5；（2）占用的程序空间小；（3）运行的速度快。,双操作数MAC型的指令有4种，如表6-5所示：,表6-5MAC型双操作数指令,对于Xmem和Ymem，只能用以下辅助寄存器及寻址方式：辅助寄存器AR2寻址方式*ARnAR3*ARn+AR4*ARnAR5*ARn+0%,6.7长字运算和并行运算,1长字指令,DLDLmem，dst;dst=LmemDSTsrc，Lmem;Lmem=srcDADDLmem，src，dst;dst=src+LmemDSUBLmem，src，dst;dst=src-LmemDRSUBLmem，src，dst;dst=Lmem-src,（1）偶地址排列法,（2）奇地址排列法,【例6-15】计算Z32=X32+Y32。,标准运算.titlezh16.asm.mmregsSTACK.usectSTACK,10H.bssxhi,1.bssxlo,1.bssyhi,1.bssylo,1.bsszhi,1.bsszlo,1.defstart.datatable:.word1678H,2345H.word1020H,0D34AH.textstart:STM#0,SWWSRSTM#STACK+10H,SPSTM#xhi,AR1RPT#3MVPDtable,*AR1+LDxhi,16,AADDSxlo,AADDyhi,16,AADDSylo,ASTHA,zhiSTLA,zloend:Bend.end(6个字，6个T),长字运算.titlezh17.asm.mmregsSTACK.usectSTACK,10H.bssxhi,2,1,1.bssyhi,2,1,1.bsszhi,2,1,1.defstart.datatable:.long16782345H,1020D34AH.textstart:STM#0,SWWSRSTM#STACK+10H,SPSTM#xhi,AR1RPT#3MVPDtable,*AR1+DLDxhi,ADADDyhi,ADSTA,zhiend:Bend.end(3个字，3个T),2并行运算,并行运算指令举例,【例6-16】用并行运算指令编写计算z=x+y和f=e+d的程序。,.mmregsSTACK.usectSTACK,10H.bssx,3.bssd,3.defstart.datatable:.word0123H,1027H,0,1020H,0345H,0.textstart:STM#0,SWWSRSTM#STACK+10H,SPSTM#x,AR1RPT#5MVPDtable,*AR1+STM#x,AR5STM#d,AR2LD#0,ASMLD*AR5+,16,AADD*AR5+,16,ASTA,*AR5;并行指令|LD*AR2+,BADD*AR2+,16,BSTHB,*AR2end:Bend.end,364位加法和减法运算,64位数的加法和减法算式如下：,例6-17编写计算Z64=W64+X64-Y64的程序。W、X、Y和结果Z都是64位数，它们都由两个32位的长字组成。利用长字指令可以完成64位数的加减法。,DLDw1,A;A=w1w0DADDx1,A;A=w1w0+x1x0,产生进位CDLDw3,B;B=w3w2ADDCx2,B;B=w3w2+x2+CADDx3,16,B;B=w3w2+x3x2+CDSUBy1,A;A=w1w0+x1x0-y1y0,产生借位CDSTA,z1;z1z0=w1w0+x1x0-y1y0SUBBy2,B;B=w3w2+x3x2+C-y2-CSUBy3,16,B;B=w3w2+x3x2+C-y3y2-CDSTB,z3;z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C,数据计算结果,432位乘法运算,32位乘法算式如下：,其中，S带符号数，U无符号数。由上算式可见，在32位乘法运算中，实际上包括三种乘法运算：UU，SU及SS。一般的乘法运算指令都是两个带符号数相乘，即SS。所以，在编程时，还要用到以下两条乘法指令：MACSUXmem，Ymem，src；无符号数与带符号数相乘并累加；src=U(Xmem)S(Ymem)+srcMPYUSmem，dst；无符号数相乘；dst=U(T)U(Smem),例6-18编写计算W64=X32Y32的程序。32位乘法实现的64位乘积的程序如下：STM#x,AR2STM#y,AR3LD*AR2,T;T=x0MPYU*AR3+,A;A=ux0uy0STLA,w0;w0=ux0uy0LDA,-16,A;A=A16MACSU*AR2+,*AR3-,A;A+=y1ux0MACSU*AR3+,*AR2,A;A+=x1uy0STLA,w1;w1=ALDA,-16,A;A=A16MAC*AR3,*AR2,A;A+=x1y1STLA,w2;w2=A的低16位STHA,w3;w3=A的高16位,6.8小数运算,1小数的表示方法,TMS320C54x采用2的补码表示小数，其最高位为符号位，数值范围为1+1。一个16位的2的补码小数（Q15格式）的每一位的权值为：MSBLSB-12-12-22-32-15一个十进制小数乘以32768之后，再将其十进制整数部分转换成十六进制数，就能得到这个十进制小数的2的补码表示，例如：17FFFH0.5正数：乘以327684000H00000H-0.5负数：其绝对值部分乘以32768，再取反加1C000H-18000H在汇编语言程序中，是不能直接写入十进制小数的。若要定义一个系数0.707，可以写成：.word32768*707/1000，不能写成32768*0.707。,2小数乘法与冗余符号位,一个小数乘法的例子(假设字长4位，累加器8位)：,上述乘积是7位，当将其送到累加器时，为保持乘积的符号，必须进行符号位扩展，这样，累加器中的值为11110100（-0.09375)，出现了冗余符号位。原因是：,即两个带符号数相乘，得到的乘积带有2个符号位，造成错误的结果。,解决冗余符号位的办法：在程序中设定状态寄存器ST1中的FRCT（小数方式）位为1，在乘法器将结果传送至累加器时就能自动地左移1位，累加器中的结果为：Szzzzzz0(Q7格式)，即11101000(0.1875)，自动地消去了两个带符号数相乘时产生的冗余符号位。在小数乘法编程时，应当事先设置FRCT位如下：SSBXFRCTMPY*AR2，*AR3，ASTHA，Z这样，TMS320C54x就完成了Q15Ql5=Q15的小数乘法。,6.9除法运算,1被除数的绝对值小于除数的绝对值，商为小数,在一般的DSP中都没有除法器硬件。因为除法器硬件代价很高，所以就没有专门的除法指令。同样，在TMS320C54x中也没有一条单周期的16位除法指令。但是，利用条件减法指令（SUBC指令），加上重复指令“RPT#15”，就可实现两个无符号数的除法运算。条件减法指令的功能如下：SUBCSmem，src,2被除数的绝对值大于等于除数的绝对值，商为整数,6.10浮点运算,1浮点数的表示方法,在TMS320C54x中，浮点数由尾数和指数两部分组成，它与定点数的关系如下：定点数=尾数2（指数）例如，定点数0 x2000(0.25)用浮点数表示时，尾数为0 x4000(0.5)，指数为1，即0.25=0.521浮点数的尾数和指数可正可负，均用补码表示。指数的范围为831。,2定点数到浮点数的转换,TMS320C54x通过3条指令可将一个定点数转化成浮点数:,（1）EXPA（2）STT，EXPONENT（3）NORMA,3浮点数到定点数的转换,知道TMS320C54x浮点数的定义后，就不难将浮点数转换成定点数了。因为浮点数的指数就是在规格化时左移（指数为负时是右移）的位数，所以在将浮点数转换成定点数时，只要按指数值将尾数右移（指数为负时是左移）就行了。,4浮点乘法举例,【例6-26】编写浮点乘法程序，完成x1x2=0.3(0.8)运算。程序中保留10个数据存储单元：,程序清单如下：.ti