第二章 TMS320C54x的硬件结构

1、DSPDSP技术及应用技术及应用22.1 TMS320C54x2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图2.2 2.2 总总 线线 结结 构构2.3 2.3 中央处理单元中央处理单元(CPU)(CPU)2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间2.5 2.5 中中 断断 系系 统统第第2 2章章 TMS320C54xTMS320C54x的硬件结构的硬件结构DSPDSP技术及应用技术及应用32.1.1 TMS320C54x2.1.1 TMS320C54x内部结构内部结构2.1.2 TMS320C54x2.1.2 TMS320C54x主要特性主要特性2.1 TMS320C54x

2、2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图DSPDSP技术及应用技术及应用4 TMS320C54x TMS320C54x内部结构（内部结构（3 3大块）大块） (1)(1)CPUCPU 包括算术逻辑运算单元包括算术逻辑运算单元(ALU, Arithmetic Logic (ALU, Arithmetic Logic Unit)Unit)、乘法器、累加器、移位寄存器、各种专门用途、乘法器、累加器、移位寄存器、各种专门用途的寄存器、地址生成器及内部总线。的寄存器、地址生成器及内部总线。 (2)(2)存储器系统存储器系统 包括片内程序包括片内程序ROMROM、片内单访问的数据、片内单访问的

3、数据RAMRAM和双访问和双访问的数据的数据RAMRAM、外接存储器接口。、外接存储器接口。 (3)(3)片内外设与专用硬件电路片内外设与专用硬件电路 包括片内定时器、各种类型的串口、主机接口、片包括片内定时器、各种类型的串口、主机接口、片内锁相环内锁相环(PLL)(PLL)、时钟发生器及各种控制电路。、时钟发生器及各种控制电路。2.1 TMS320C54x2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图DSPDSP技术及应用技术及应用5图图2.1 C54x DSP2.1 C54x DSP的内部硬件组成框图的内部硬件组成框图DSPDSP技术及应用技术及应用6 2. TMS320C54x 2

4、. TMS320C54x主要特性主要特性 C54xC54x是一款低功耗、高性能的定点是一款低功耗、高性能的定点DSPDSP芯片芯片 （1 1）CPUCPU部分部分 先进的先进的(1(1条程序总线、条程序总线、3 3条数据总线和条数据总线和4 4条地址总线条地址总线) )。 4040位算术逻辑运算单元位算术逻辑运算单元，包括，包括1 1个个4040位桶形移位寄存器和位桶形移位寄存器和2 2个独立的个独立的4040位累加器。位累加器。 17 17位并行位并行，与，与4040位专用加法器相连，用于非流水线式单位专用加法器相连，用于非流水线式单周期乘法周期乘法/ /累加累加(MAC)(MAC)运算。运

5、算。 (CSSU)(CSSU)：用于加法用于加法/ /比较选择。比较选择。 可以在单个周期内计算可以在单个周期内计算4040位累加器中数值的指数。位累加器中数值的指数。 包括包括8 8个辅助寄存器和个辅助寄存器和2 2个辅助寄存器算术运算个辅助寄存器算术运算单元单元(ARAU)(ARAU)。 2.1 TMS320C54x2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图DSPDSP技术及应用技术及应用7 192 K192 K字可寻址存储空间：字可寻址存储空间：64 K64 K字程序存储空间、字程序存储空间、64 64 K K字数据存储空间及字数据存储空间及64 K64 K字字I/OI/O空间

6、，对于空间，对于C548C548、C549C549、C5402C5402、C5410C5410和和C5416C5416等可将其程序空间扩展至等可将其程序空间扩展至8M8M。 片内双寻址片内双寻址 RAM(DARAM)RAM(DARAM)。C54xC54x中的中的DARAMDARAM被分成若被分成若干块。在每个机器周期内，干块。在每个机器周期内，CPUCPU可以对同一个可以对同一个DARAMDARAM块寻块寻址址( (访问访问)2)2次，即次，即CPUCPU可以在一个机器周期内对同一个可以在一个机器周期内对同一个DARAMDARAM块读出块读出1 1次和写入次和写入1 1次。次。DARAMDAR

7、AM可以映射到程序空间可以映射到程序空间和数据空间。和数据空间。但一般情况下，但一般情况下，DARAMDARAM总是映射到数据空总是映射到数据空间，用于存放数据。间，用于存放数据。 片内单寻址片内单寻址RAM(SARAM)RAM(SARAM)。如。如C548C548、C5402C5402、C5416C5416等。等。2.1 TMS320C54x2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图DSPDSP技术及应用技术及应用82.1 TMS320C54x2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图DSPDSP技术及应用技术及应用9（4 4）指令系统）指令系统2.1 TMS320C54

8、x2.1 TMS320C54x硬件结构框图硬件结构框图DSPDSP技术及应用技术及应用10TMS320C54XTMS320C54X总线结构是围绕总线结构是围绕8 8组组1616比特总线建立的。比特总线建立的。一组程序总线一组程序总线PBPB： 传送从程序存储器来的指令代码和立即操作数传送从程序存储器来的指令代码和立即操作数；三组数据总线（三组数据总线（CBCB、DB DB 、 EB EB ）： （CBCB、DBDB）传送从数据存储器读出的操作数；）传送从数据存储器读出的操作数； （ EBEB）：传送写入到数据存储器中的数据；）：传送写入到数据存储器中的数据； 四组地址总线（四组地址总线（PAB

9、PAB、CABCAB、DABDAB、EABEAB）： 传送执行指令所需的地址；传送执行指令所需的地址； 2.2 2.2 总总 线线 结结 构构DSPDSP技术及应用技术及应用11运算部件、控制部件和各种寄存器运算部件、控制部件和各种寄存器。1 . CPU1 . CPU状态和控制寄存器状态和控制寄存器 C54x DSPC54x DSP有三个状态和控制寄存器：有三个状态和控制寄存器： (1) (1) 状态寄存器状态寄存器0(0(ST0ST0) )； (2) (2) 状态寄存器状态寄存器1(1(ST1ST1) )； (3) (3) 处理器工作模式状态寄存器处理器工作模式状态寄存器( (PMSTPMS

10、T) )。 ST0ST0和和ST1ST1中包含各种工作条件和工作方式的状态，中包含各种工作条件和工作方式的状态，PMSTPMST中包含存储器的设置状态及其他控制信息。中包含存储器的设置状态及其他控制信息。 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用12（1 1）状态寄存器（）状态寄存器（ST0ST0） 功能：功能：反映寻址要求和计算中的状态；反映寻址要求和计算中的状态； ST0ST0的结构图：的结构图：含义：含义： ARP 辅助寄存器指针辅助寄存器指针 TC 测试测试/控制标志位控制标志位 C进位位。进位位。 OVA /OVB 累加器累加器A/B

11、的溢出标志位的溢出标志位 DPDP数据存储器页指针数据存储器页指针 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用13（2 2）状态寄存器（）状态寄存器（ST1ST1）反映寻址要求、计算初始状态、反映寻址要求、计算初始状态、I/OI/O终端控制终端控制 BRAF 块重复操作标志位。块重复操作标志位。 CPL 直接寻址编辑方式位直接寻址编辑方式位 XF XF引脚状态位。引脚状态位。 HM 保持方式位保持方式位 INTM 中断方式位中断方式位 。 OVM 溢出方式位溢出方式位 SXM 符号位扩展方式位。符号位扩展方式位。 C16 双双16位位/双精度算术

12、运算方式位双精度算术运算方式位 FRCT 小数方式位。小数方式位。 CMPT 修正方式位修正方式位 ASM 累加器移位方式位累加器移位方式位 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用141 5 7 6 5 4 3 2 1 0 I P T R M P / M C O V L Y A V I S D R O M C L K O F F S M U L S S T 这些 位置 在C 5 4 x D S P的A版 本 或更新 版本 才有 ，或 者 在C 5 4 8或 更 高的系 列器 件才 有。 （3 3）工作方式寄存器）工作方式寄存器（PMSTPMS

13、TProcessor Mode StatusProcessor Mode Status） 功能：功能：设定并控制处理器的工作方式，反映处理器工作状态；设定并控制处理器的工作方式，反映处理器工作状态；含义：含义：IPTR 中断向量指针。中断向量指针。 微处理器微处理器/微型计算机工作方式位微型计算机工作方式位 OVLY RAM重复占位位。重复占位位。 AVIS 地址可见位地址可见位 MP/MC2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用152.2.运算部件运算部件(6(6个个) )（1 1）算术逻辑单元（）算术逻辑单元（ALUALU） 功能：功能：

14、C54XC54X使用使用40bit40bit的的ALUALU和和2 2个个40bit40bit累加器（累加器（A A、B B）完成）完成二进制补码的算术运算：二进制补码的算术运算： ALUALU可完成布尔运算；可完成布尔运算； 同时完成两个同时完成两个16bit16bit运算（具有两个运算（具有两个1616位的位的ALUALU） 组成：组成：ALUALU组成框图见下图组成框图见下图2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用16ALUALU组成框图组成框图图图2.5 ALU2.5 ALU的结构的结构DSPDSP技术及应用技术及应用17（2 2）累加

15、器）累加器功能功能存放参加运算的数据或存放运算的结果（存放参加运算的数据或存放运算的结果（ALUALU或或MACMAC）组成：组成：三个部分（保护位作用：数据位余量，防止溢出，迭代运算三个部分（保护位作用：数据位余量，防止溢出，迭代运算）累加器A： 3932 3116 150 AG(保护位) AH(高阶位) AL(低阶位) 累加器B： 3932 3116 150 BG(保护位) BH(高阶位) BL(低阶位) 累加器累加器A和和B的差别仅在于的差别仅在于累加器累加器A的的3116位位可以作为乘法器的一个输入。可以作为乘法器的一个输入。 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）

16、DSPDSP技术及应用技术及应用18（3 3）桶形移位器桶形移位器 功能：功能：能把输入的数据进行能把输入的数据进行0 0 31bit31bit左移和左移和0 0 16bit16bit右移右移 移位数可以用以下方式定义：移位数可以用以下方式定义：p用一个立即数用一个立即数(-16(-1615)15)表示。表示。p用状态寄存器用状态寄存器ST1ST1的累加器移位方式的累加器移位方式(ASM)(ASM)位表示，位表示，共共5 5位位，移位，移位数为数为-16-161515。p用用T T寄存器中最低寄存器中最低6 6位的数值位的数值( (移位数为移位数为-16-1631)31)表示。表示。 用途：用

17、途：位提取、数字定标、扩展算术和溢出保护等，如：桶形移位位提取、数字定标、扩展算术和溢出保护等，如：桶形移位器和指数译码器，可把器和指数译码器，可把A/BA/B中的值在一个周期内进行归一化。中的值在一个周期内进行归一化。 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用19图图2.7 2.7 桶形移位器的功能框图桶形移位器的功能框图DSPDSP技术及应用技术及应用20（4 4）乘法器）乘法器/ /加法器单元加法器单元 组成：组成：171717bit17bit乘法器、乘法器、40bit40bit加法器、符号控制、小数控制、加法器、符号控制、小数控制、零检

18、测器、舍入器、溢出零检测器、舍入器、溢出/ /饱和逻辑、暂存器；饱和逻辑、暂存器； 功能：功能：一个单指令周期内完成一个单指令周期内完成171717bit17bit的二进制补码运算；的二进制补码运算； 用途：用途：卷积、相关、滤波（卷积、相关、滤波（LMSLMS）、欧氏距离等运算；）、欧氏距离等运算； 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用21图图2.8 2.8 乘法器乘法器/ /加法器单元功能框图加法器单元功能框图DSPDSP技术及应用技术及应用22（5 5）比较、选择和存储单元比较、选择和存储单元 功能：功能：从累加器（从累加器（32bi

19、t32bit）选择出较大的字（）选择出较大的字（16bit16bit）并存储在数据并存储在数据M M； 用途：用途：在数据通信、模式识别等领域，经常要用到在数据通信、模式识别等领域，经常要用到Viterbi(Viterbi(维特比维特比) )算法。算法。C54x DSPC54x DSP的的CPUCPU的比较、选择和的比较、选择和存储单元存储单元(CSSU)(CSSU)就是专门为就是专门为ViterbiViterbi算法设计的进行加算法设计的进行加法法/ /比较比较/ /选择选择(ACS)(ACS)运算的硬件单元。运算的硬件单元。 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSP

20、DSP技术及应用技术及应用23图图2.9 CSSU2.9 CSSU的结构图的结构图DSPDSP技术及应用技术及应用24（6 6）指数编码器指数编码器 组成：组成：完成完成EXPEXP单周期指令的专用硬件单周期指令的专用硬件； 功能：功能：将累加器中的将累加器中的指数值指数值能以二进制补码的形式存储在能以二进制补码的形式存储在T T中中； 指数值含义：指数值含义：累加器中为消除非有效符号位所需移动的位数累加器中为消除非有效符号位所需移动的位数； 计算：计算：累加器的冗余位数累加器的冗余位数-8-8； 范围：范围：8 81313，超过，超过3232位，该操作产生负值；位，该操作产生负值； 用途：用

21、途：累加器内容归一化；累加器内容归一化； 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用253.3.特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（P41P41）( (补充补充) ) （1 1） 第一类第一类(26(26个个) ) 功能：功能：主要用于程序的运算处理和寻址方式的选择及设定主要用于程序的运算处理和寻址方式的选择及设定 含义：含义： 辅助寄存器辅助寄存器AR0-AR7AR0-AR7：产生：产生16bit16bit数据空间，通用数据空间，通用R R； 暂存器暂存器TREGTREG：乘（加）法指令存放一乘数、：乘（加）法指令存放一乘数、EXPEXP指令结果；

22、指令结果； 过渡寄存器过渡寄存器TRNTRN（状态转移寄存器）：用来得到新的度量值（状态转移寄存器）：用来得到新的度量值存放中间结果存放中间结果ViterbiViterbi（用于在（用于在ViterbiViterbi算法中记录转移路径）；算法中记录转移路径）； 堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SPSP：指示栈顶在数据：指示栈顶在数据M M位置，向下生长；位置，向下生长； 2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用26 缓冲区大小寄存器缓冲区大小寄存器BKBK：在循环寻址中确定缓冲区中数据的大：在循环寻址中确定缓冲区中数据的大小；小； 块循环寄存器块循

23、环寄存器BRCBRC：确定一代码循环的次数；：确定一代码循环的次数； 块循环起始地址块循环起始地址RSARSA：循环的开始地址；：循环的开始地址； 块循环块循环 结束地址结束地址REAREA：循环的结束地址；：循环的结束地址； 中断标志寄存器中断标志寄存器IFRIFR：指明各中断源的状态；：指明各中断源的状态； 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMRIMR：独立的屏蔽特定的中断；：独立的屏蔽特定的中断； 其它：累加器其它：累加器A A、B B，方式控制，方式控制R R：PMSTPMST，状态，状态R R：ST0/ST1ST0/ST1等。等。2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）

24、DSPDSP技术及应用技术及应用27（2）第二类（）第二类（17个）个） 功能：用于控制片内外设（串口、定时器、机器周期设定等）功能：用于控制片内外设（串口、定时器、机器周期设定等） 串口控制：串口控制： 行数据。来自数据总线的输出串的：保持将要装入串口数据发送寄存器）的转入串行数据。（接收循环的来自：保持将要写入数据线串口数据接收寄存器位。：包括串口模式和状态串口控制寄存器 1 1 1 XSRDXRRRSRDRRSPCBDXR0 BDRR0 0 0 器缓冲串口数据发送寄存器缓冲串口数据接收寄存器缓冲串口控制扩展寄存缓冲串口控制寄存器BSPCEBSPC缓冲串口缓冲串口2.3 2.3 中央处理单

25、元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用28ABU收发地址：收发地址：BKR0 0 0 AXR0 接收缓冲范围寄存器接收地址寄存器发送缓冲范围寄存器发送地址寄存器ARRBKX定时器定时器 ：；的数据重装；：用于定时周期寄存器一个脉冲）：递减计数器（每接收定时设定寄存器；：对定时器控制和状态定时控制寄存器TIMPRD TIM TCR2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用29 其它其它 ： CLKMD BSCR SWWSR 时钟模式寄存器多路开关控制寄存器软件支持状态寄存器2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPU

26、CPU）DSPDSP技术及应用技术及应用30小结小结 （CPUCPU）：）： DSPDSP的内部控制逻辑完成各种具体流水线指令操作，它对于使用的内部控制逻辑完成各种具体流水线指令操作，它对于使用者是者是。 使用使用DSPDSP实质上就是实质上就是掌握上述特殊功能寄存器掌握上述特殊功能寄存器(SFR)(SFR)的功能及用的功能及用法。法。 对对SFRSFR功能的了解程度，直接关系到所功能的了解程度，直接关系到所设计程序的质量设计程序的质量（运行速（运行速度、运算精度、代码效率、可靠性等）度、运算精度、代码效率、可靠性等） 学习学习DSPDSP硬件结构，很大程度上是硬件结构，很大程度上是掌握掌握S

27、FRSFR的正确使用。的正确使用。本章首本章首先掌握先掌握ST0ST0；ST1ST1；PMSTPMST2.3 2.3 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）DSPDSP技术及应用技术及应用31 存储器的组成（分为存储器的组成（分为3 3个可选择的存储空间）：个可选择的存储空间）：映射的接口位：提供与外部存储器存储空间数据（保存执行指令所使用的双访问单访问位数据存储空间的指令）位：存放程序（要执行程序存储空间1664/DARAMSARAM16641664K ROMKOIKRAM2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用32。RAMRAM有两种类型：单

28、寻址有两种类型：单寻址RAM(SARAM)RAM(SARAM)和双寻址和双寻址RAM(DARAM)RAM(DARAM)。 。，使它，使它能够在任何一个给定的机器周期内同时执行能够在任何一个给定的机器周期内同时执行4 4次存储次存储器操作，即器操作，即1 1次取指、读次取指、读2 2个操作数和写个操作数和写1 1个操作数个操作数。 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用331. 1. 存储空间的分配存储空间的分配 在在C54xC54x中，片内存储器的形式有中，片内存储器的形式有DARAMDARAM、SARAMSARAM和和ROMROM 3 3种，种，

29、取决于芯片的型号。取决于芯片的型号。RAMRAM总是安排到数据存储空间，但也可以构总是安排到数据存储空间，但也可以构成程序存储空间，成程序存储空间，ROMROM一般构成程序存储空间，也可以部分地安一般构成程序存储空间，也可以部分地安排到数据存储空间。排到数据存储空间。 C54xC54x通过通过PMSTPMST的的3 3个状态位个状态位( (MP/MCMP/MC、OVLYOVLY、 DROMDROM) )，可以很，可以很方便地方便地“使能使能”和和“禁止禁止”程序和数据空间中的片内存储器。程序和数据空间中的片内存储器。 以以C5402C5402为例给出了数据和程序存储区图，并说明了与为例给出了数

30、据和程序存储区图，并说明了与MP/MP/、OVLYOVLY及及DROM 3DROM 3个状态位的关系。个状态位的关系。 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用34图图2.12 C54022.12 C5402存储器图存储器图DSPDSP技术及应用技术及应用35 说明：说明： （1 1）DSPDSP的工作方式控制寄存器中的的工作方式控制寄存器中的OVLYOVLY（D D5 5）位控制）位控制000000003FFFH3FFFH存储空间的片内存储空间的片内/ /片外分配；片外分配； （2 2）DSPDSP的工作方式控制寄存器中的的工作方式控制寄存器中的M

31、P/MCMP/MC（D D6 6）位控制）位控制40004000FFFFHFFFFH存储空间的片内存储空间的片内/ /片外分配；片外分配； （3 3）TMS320TMS320C5402C5402的的2323条程序地址线可扩展外部程序储存器到条程序地址线可扩展外部程序储存器到1M1M字。共字。共1616页，每页页，每页64k64k字字。 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用362.2.程序存储器程序存储器 多数多数C54x DSPC54x DSP的外部程序存储器可寻址的外部程序存储器可寻址64 K64 K字字的存储空间。的存储空间。它们的片内它们的

32、片内ROMROM、双寻址、双寻址DARAMDARAM以及单寻址以及单寻址SARAMSARAM，都可以通过，都可以通过软件映像到程序空间软件映像到程序空间。 当存储单元映像到程序空间时，处理器就能自动地对它们当存储单元映像到程序空间时，处理器就能自动地对它们所处的地址范围寻址。如果所处的地址范围寻址。如果程序地址生成器程序地址生成器(PAGEN)(PAGEN)发出的地发出的地址处在片内存储器地址范围以外，处理器就能自动地对外部寻址处在片内存储器地址范围以外，处理器就能自动地对外部寻址。址。 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用37 (1) (1)程

33、序存储器程序存储器片内存储器是否作为程序存储器，取决于软件对片内存储器是否作为程序存储器，取决于软件对PMSTPMST的的状态位状态位 MP/MCMP/MC和和OVLYOVLY的编程。表的编程。表2 27 7。TMS320TMS320C54XC54X片内片内ROMROM容量范围容量范围2K2K48K48K字；字； 为了增强处理器的性能，对片内为了增强处理器的性能，对片内ROMROM再细分为若干块，再细分为若干块，这样就可以在片内这样就可以在片内ROMROM的一个块内取指的同时，又在别的一个块内取指的同时，又在别的块中读取数据。图的块中读取数据。图2.142.14。 2.4 2.4 存储器和存储

34、器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用38片内片内高高2 K2 K字字ROMROM中的内容是由中的内容是由TITI公司定义的，这公司定义的，这2K2K字程序空间字程序空间(F800h(F800hFFFFh)FFFFh)中包含的内容。如图中包含的内容。如图2.152.15。 自举加载程序。从串行口、外部存储器、自举加载程序。从串行口、外部存储器、I/I/接口自举加载。接口自举加载。 256256字字A A律压扩表。律压扩表。 256256字字律压扩表。律压扩表。 256256字正弦函数值查找表。字正弦函数值查找表。 中断向量表。中断向量表。 自举加载自举加载程序，可以将用户代码

35、调入到程序存储器的任何一程序，可以将用户代码调入到程序存储器的任何一个位置。个位置。MP/MCMP/MC硬件复位时硬件复位时=0=0，CPUCPU从从FF80HFF80H单元（通常存放转移指令单元（通常存放转移指令自举加载自举加载程序）开始执行。程序）开始执行。 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用39(2)(2)程序存储器程序存储器片外程序存储器片外程序存储器 最多可扩展到最多可扩展到1M, 1M, 分为分为0 01515页页 ；条；专用指令专门的程序计数器扩展页：映射；页：可用于片内6 XPC-R 151 ROM/RAM0 23 23位地址线

36、代替位地址线代替1616位的地址线位的地址线 (C5402(C5402为为2020位的地址总线，位的地址总线，C5420C5420为为1818位位) ) ，扩展程序存储器的页号由，扩展程序存储器的页号由XPCXPC寄存器设定。为寄存器设定。为了通过软件切换程序存储器的页面，有了通过软件切换程序存储器的页面，有6 6条专用的影响条专用的影响XPCXPC值的值的指令。指令。 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用403.3. 数据存储器数据存储器 (1) (1) 片内数据存储器片内数据存储器 C54XC54X片内数据存储器容量范围片内数据存储器容量范围

37、10K10K200K200K字节字节 组成：片上组成：片上ROMROM、DARAMDARAM、SARAMSARAM（表（表2 28 8） 空间分配：空间分配：并行操作块，以便于共个单元为一个数据块，：每：暂存寄存器；一、二类：存储器映射寄存器：CPUHHFHH812803800000 0070060 SFR;005FH0000H 为了提高处理器的性能，片内为了提高处理器的性能，片内RAMRAM也细分为若干块。分也细分为若干块。分块以后，用户可以在同一周期内从同一块以后，用户可以在同一周期内从同一DARAMDARAM中取出两个操作中取出两个操作数，将数据写入另一块数，将数据写入另一块DARAMD

38、ARAM中。图中。图2.18 2.18 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用41(2)(2)片外数据存储器片外数据存储器 TMS320C54XTMS320C54X片外数据存储器容量范围最片外数据存储器容量范围最大为大为48K48K 根据根据CPUCPU产生的地址自动寻址产生的地址自动寻址 2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用424 4I/OI/O空间空间 C54XC54X器件除了程序和数据存储空间外，还提供了器件除了程序和数据存储空间外，还提供了64K64K字的字的I/OI/O空间，位于器件外部：空

39、间，位于器件外部： 有两条指令用来访问此空间有两条指令用来访问此空间( (输入指令输入指令PORTRPORTR和输出指令和输出指令PORTW)PORTW)对对I/OI/O空间寻址空间寻址； 访问访问I/OI/O空间是对空间是对I/OI/O映射的外部器件进行访问，而不是访映射的外部器件进行访问，而不是访问存储器问存储器； 所有所有C54x DSPC54x DSP只有两个通用只有两个通用I/OI/O，即，即 和和XFXF。为。为了访问更多的通用了访问更多的通用I/OI/O，可以对主机通信并行接口和同步串行接，可以对主机通信并行接口和同步串行接口进行配置，以用作通用口进行配置，以用作通用I/OI/O

40、。 BIO2.4 2.4 存储器和存储器和I/OI/O空间空间DSPDSP技术及应用技术及应用432.5.1 2.5.1 中断系统概述中断系统概述中断：中断： CPUCPU终止正在执行的程序，转去执行一个请求中断的终止正在执行的程序，转去执行一个请求中断的内部或外部的中断服务程序，待处理完毕后，又返回到内部或外部的中断服务程序，待处理完毕后，又返回到被终止的源程序处继续执行。这一过程称为中断；被终止的源程序处继续执行。这一过程称为中断； 中断系统：中断系统：为实现中断功能而设置的各种硬件和软件。为实现中断功能而设置的各种硬件和软件。 C54x DSPC54x DSP既支持软件中断，也支持硬件中

41、断。当同既支持软件中断，也支持硬件中断。当同时有多个硬件中断出现时，时有多个硬件中断出现时，C54x DSPC54x DSP按照按照中断优先级别中断优先级别的高低的高低对它们进行服务。对它们进行服务。 2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用44硬件硬件DSPDSP技术及应用技术及应用451. 1. 中断分类中断分类C54x DSPC54x DSP的中断可以分成两大类：的中断可以分成两大类：第一类是可屏蔽中断。第一类是可屏蔽中断。这些都是可以用软件来屏蔽或开放的硬这些都是可以用软件来屏蔽或开放的硬件和软件中断。件和软件中断。C5402C5402只使用只使用141

42、4个可屏蔽中断。个可屏蔽中断。 ； RINT0RINT0、XINT0XINT0、RINT1RINT1和和XINT2(XINT2(串行口中断串行口中断) )。 TINT0TINT0、TINT1(TINT1(定时器中断定时器中断) )。 HPINT(HPINT(主机接口主机接口)DMAC0)DMAC0DMAC5DMAC5。(2) (2) 第二类是非屏蔽中断。第二类是非屏蔽中断。这些中断是不能够屏蔽的，这些中断是不能够屏蔽的，C54xC54x对这一对这一类中断总是响应，并从主程序转移到中断服务程序。类中断总是响应，并从主程序转移到中断服务程序。C54x DSPC54x DSP的非屏蔽中断包括所有的软

43、件中断，以及两个外部硬件中断的非屏蔽中断包括所有的软件中断，以及两个外部硬件中断： ( (复位复位) )和和 。 INT0INT3RSNMI2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用46 非屏蔽中断：非屏蔽中断：不能由用户用软件来屏蔽的中断。不能由用户用软件来屏蔽的中断。 特点：特点：一旦有非屏蔽中断请求，一旦有非屏蔽中断请求，CPUCPU必须予以响应。必须予以响应。 用途：用途：用于某些十分重要的事件发生，如：掉电；用于某些十分重要的事件发生，如：掉电； 可屏蔽中断可屏蔽中断：用户根据需要可用软件开放或禁止用户根据需要可用软件开放或禁止CPUCPU响响应中断。应

44、中断。 特点：特点：软件指令控制，灵活方便。软件指令控制，灵活方便。 用途：用途：一般事件处理。一般事件处理。 2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用47 2. 2. 中断处理一般过程：中断处理一般过程： 中断源请求中断；中断标志寄存器中断源请求中断；中断标志寄存器(IFR) (IFR) CPUCPU响应中断；预定义条件的满足响应中断；预定义条件的满足 保护现场；保护现场； 转中断服务；转中断服务； 恢复现场；恢复现场； 中断返回；中断返回； 2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用482.5.2 2.5.2 中断标志寄存器中断

45、标志寄存器(IFR)(IFR)和中断屏蔽寄存器和中断屏蔽寄存器(IMR)(IMR) 1.1.中断标志寄存器（中断标志寄存器（IFRIFR） 当一个中断出现的时候，当一个中断出现的时候，IFRIFR中相应的中断标志位置中相应的中断标志位置1 1，直到中断得到，直到中断得到处理为止。处理为止。 （1） 共共14个有效标志位（可屏蔽中断）：个有效标志位（可屏蔽中断）： 外部中断外部中断4个（个（INT0-INT3） 定时器中断定时器中断2个（个（TINT0-TINT1） 串口定时器串口定时器4个（两发个（两发/两收）两收） DMA中断中断3个（个（DMAC0. 4. 5） HPI中断中断1个个 ；2

46、.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用49（2） IFRIFR的操作的操作 置位：当硬件或软件中断发生时，相应位置“1”（挂起）。 识别：CPU通过读IFR来识别挂起的中断。 清除：) 0 IFRIFRIFRIFR内容写入内容：（将当前回写响应中断请求的相应位“到写“软、硬件复位四种方法：四种方法： （3） 串口中断串口中断应在中服程序中清除IFR相应位，以免串口的重复中断（每接收/发送一个字符，产生一次） 2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用50 2.中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器（IMR） 是一个存储器映像的CPU寄存器，主

47、要用来屏蔽外部和内部中断 共14个有效位（与IFR对应） （2） 当IMRi=0 屏蔽该中断； IMRi =1 不屏蔽该中断 2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用51 IMR的操作检查中断是否被屏蔽通过对蔽”实现“解除”或“屏”或“通过写入“均为复位时，IMRCPUCPUIMR0102.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用52 3.中断方式控制位（INTM）说明：a) INTM是CPU状态寄存器ST1中的1位（第11位） b) 功能：开放所有可屏蔽中断关闭所有可屏蔽中断0 1 c) 操作：操作： ;/0/1INTMRSBXRE

48、TEINTMSSBX软件清零：；指令执行后自动清中断服务程序中的清零软件置位：，将不影响其它中断中断响应后，会自动置置位 d) 该控制位不影响不可屏蔽中断该控制位不影响不可屏蔽中断 RS ， NMI。 e) 该控制位不能用存储操作命令设置。该控制位不能用存储操作命令设置。 2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用53 2.5.3 2.5.3 接收、应答及处理中断接收、应答及处理中断1. 1. 接收中断请求接收中断请求 产生一个中断请求时，IFRIFR中相应的中断标志位被置位。不管中断是否被处理器应答，该标志位都会被置位。当相应的中断响应后，该标志位自动被清除。一

49、个中断由硬件器件或软件指令请求。(中断源说明如表2-10所示。)(1) (1) 硬件中断请求硬件中断请求 硬件中断有外部和内部两种。硬件中断有外部和内部两种。30INTINTHPIDMA外部中断：等、行口、片内外设：定时器、串2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用54 (2) (2) 软件中断请求软件中断请求 软件中断都是由程序中的指令软件中断都是由程序中的指令INTRINTR、TRAPTRAP和和 RESETRESET产生的。产生的。注： PC=中断向量地址指针+中断向量号 该指令允许执行任何可屏蔽中断 该指令不影响IFR标志位 不允许中断嵌套禁止其它可屏蔽

50、中断12)715(0,INTMKIPTRPCSTPCSPa) ；2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用55 b) ；除INTM不变外，其它同上。 注： 可实现中断嵌套 可用软件指令在TRAP中服中置位INTM c) 注： 功能：使处理器返回一个预定状态； 复位指令：可在程序的任何时候产生； 该指令影响ST0, ST1，不影响PMST DSPDSP技术及应用技术及应用56 2. 应答中断应答中断 硬件或软件中断发送了一个中断请求后，硬件或软件中断发送了一个中断请求后，CPU必须决定是否应必须决定是否应答中断请求。答中断请求。 软件中断和非屏蔽硬件中断会立刻被应答

51、软件中断和非屏蔽硬件中断会立刻被应答; 屏蔽中断仅仅在如下条件被满足后才被应答屏蔽中断仅仅在如下条件被满足后才被应答。 (1) 优先级别最高优先级别最高(当同时出现一个以上中断时当同时出现一个以上中断时)。 (2) 状态寄存器状态寄存器 ST1中的中的INTM位为位为0。 (3) 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMR中的相应位为中的相应位为1。 CPU响应中断时，让响应中断时，让PC转到适当的地址取出中断向量，并发出转到适当的地址取出中断向量，并发出中断响应信号，清除相应的中断标志位。中断响应信号，清除相应的中断标志位。2.5 2.5 中中 断断 系系 统统 DSPDSP技术及应用技术及应用573. 执行中断服务程序执行中断服务程序(ISR) (1) 将将PC值值(返回地址返回地址)存到数据存储器堆栈的栈顶；存到数据存储器堆栈的栈顶； (2) 将中断向量的地址加载到将中断向量的地址加载到PC； (3) 在中断向量地址上取指；在中断向量地址上取指； (4) 执行分支转移指令，转至中断服务程序执行分支转移指令，转至中断服务程序(如果延迟分支转移，如果延迟分支转移，则在转移前先执行附加的指令则在转移前先执行附加的指令)； (5) 执行中断服务程序；执行中断服务程序； (6)