C54X DSP 的基本知识点-文档资料

1、1C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 1、DSP芯片内部采用改进的哈佛结构芯片内部采用改进的哈佛结构,允许同时取指令和允许同时取指令和取数据取数据,而且还允许在程序空间和数据空间之间相互传送而且还允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据。数据。 所谓哈佛结构所谓哈佛结构,是将程序和数据的存贮空间分开是将程序和数据的存贮空间分开,各有各的各有各的地址总线和数据总线。这样同一条指令可以同时对不同的地址总线和数据总线。这样同一条指令可以同时对不同的存贮空间进行读操作或写操作存贮空间进行读操作或写操作,从而提高了处理速度。从而提高了处理速度。 和哈佛结构相配合的就是流水线操作。如果一条指令仅仅

2、和哈佛结构相配合的就是流水线操作。如果一条指令仅仅对一个数据空间操作对一个数据空间操作,哈佛结构就失去其存在的意义。而哈佛结构就失去其存在的意义。而DSP指令又不可避免地需要一些单操作数指令。指令又不可避免地需要一些单操作数指令。 所谓流水线操作所谓流水线操作,就是将各条指令执行过程的几个阶段就是将各条指令执行过程的几个阶段(取取指、译码、取操作数、执行指、译码、取操作数、执行)重迭进行重迭进行,执行完第一条指令执行完第一条指令的第一步后的第一步后,紧接执行该指令的第二步紧接执行该指令的第二步,同时执行下条指令同时执行下条指令的第一步的第一步,使得指令执行加快使得指令执行加快,使大多数指令都可

3、以在单个使大多数指令都可以在单个指令周期内完成。指令周期内完成。 2C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 2、DSP芯片内部采用多总线结构芯片内部采用多总线结构,C54X内内部有部有8条条16位总线位总线,即即1条程序总线条程序总线,3条数据条数据总线总线,和和4条地址总线。程序总线条地址总线。程序总线PB传送取传送取自程序存贮器的指令代码和立即操作数或自程序存贮器的指令代码和立即操作数或系数表中的数据系数表中的数据;数据总线数据总线CB和和DB传送读传送读自数据存贮器的操作数自数据存贮器的操作数;数据总线数据总线EB传送写传送写到存贮器的数据到存贮器的数据;地址总线传送执行指令所地址总

4、线传送执行指令所需的地址。需的地址。 3C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 4C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 3、DSP执行一条指令执行一条指令,需要经过取指、译需要经过取指、译码、取操作数和执行等几个阶段。由于采码、取操作数和执行等几个阶段。由于采用流水线结构用流水线结构,使指令执行的这几个阶段重使指令执行的这几个阶段重迭进行。迭进行。C54X有一个有一个6级深度的流水线级深度的流水线,在在任何一个机器周期内任何一个机器周期内,可以有可以有16条不同的条不同的指令在同时工作指令在同时工作,每条指令工作在不同级的每条指令工作在不同级的流水线上。流水线上。 5C54X DSP

5、 的基本知识点的基本知识点 4、C54X可寻址可寻址64K字程序空间字程序空间,64K字数字数据空间据空间,64K字字I/O空间空间,总共可寻址总共可寻址192K字字空间空间,而而C5416的程序空间可扩展到的程序空间可扩展到8M（即（即8192K）字。）字。 6C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 5、C54X中中,内部存贮器的形式有内部存贮器的形式有DARAM、SARAM和和ROM三种三种,RAM（包括（包括DARAM和和SARAM）总是安排到数据存贮空间）总是安排到数据存贮空间,也也可以构成程序存贮空间可以构成程序存贮空间;ROM一般构成程序一般构成程序存贮空间存贮空间,也可部分地

6、安排到数据存贮空间。也可部分地安排到数据存贮空间。所谓双寻址所谓双寻址RAM(DARAM)就是每个机器周就是每个机器周期内可以进行两次存取操作的期内可以进行两次存取操作的RAM存贮器存贮器,而单寻址而单寻址RAM(SARAM)就是每个机器期间就是每个机器期间内只能进行一次存取操作的内只能进行一次存取操作的RAM存贮器。存贮器。 7C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 6、在处理器工作方式状态寄存器、在处理器工作方式状态寄存器PMST中中有有3个状态位个状态位MP/ 、OVLY和和DROM,用来安用来安排排C54X片内存贮器作为程序或数据空间。片内存贮器作为程序或数据空间。8C54X DS

7、P 的基本知识点的基本知识点 若若MP/ 0,则片内则片内ROM安排到程序空间。安排到程序空间。若若MP/ =1,则片内则片内ROM不安排到程序空间。不安排到程序空间。若若OVLY=0或或1，若，若DROM0或或1：9C54X DSP 的基本知识点的基本知识点10C54X DSP 的基本知识点的基本知识点11C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 7、为了增强处理器的性能、为了增强处理器的性能,C54X对片内对片内ROM进行分块进行分块,这样可以在对片内这样可以在对片内ROM的的某一块取指的同时某一块取指的同时,又可对片内又可对片内ROM别的块别的块读数据。为了增强处理器的性能读数据。为了

8、增强处理器的性能,C54X对片对片内内RAM也进行分块也进行分块,分块以后分块以后,可以在同一周可以在同一周期内从同一块期内从同一块DARAM中取出两个操作数并中取出两个操作数并将数据写入另一块将数据写入另一块DARAM中。中。 12C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 8、C5416采用分页扩展方法采用分页扩展方法,把程序空间分把程序空间分成成128页页,每页每页64K字字,使其程序空间可扩展使其程序空间可扩展到到8M字。因此字。因此,它们有它们有23根地址线根地址线,增加了增加了一个额外的存贮器映象寄存器一个额外的存贮器映象寄存器程序计程序计数器扩展寄存器（数器扩展寄存器（XPC）。

9、当片内）。当片内RAM安安排到程序空间时排到程序空间时,每页程序存贮器分成两部每页程序存贮器分成两部分：一部分是公共的分：一部分是公共的32K字字;另一部分是各另一部分是各自独立的自独立的32K字字;当片内当片内ROM被寻址被寻址（MP/MC=0）,它只能在它只能在0页页,不能映象到程不能映象到程序存贮器的其它页。序存贮器的其它页。 13C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 9、C54X有两类特殊功能寄存器有两类特殊功能寄存器,它们都映它们都映象到数据存贮器空间的象到数据存贮器空间的0页页,第一类是第一类是CPU寄存器寄存器,它们映象到数据空间的它们映象到数据空间的0000001FH地址

10、范围内地址范围内,主要用于程序的运算处主要用于程序的运算处理和寻址方式的选择及设定理和寻址方式的选择及设定,第二类是外围第二类是外围电路寄存器电路寄存器,它们映象到数据空间的它们映象到数据空间的0020H005FH区域内区域内,主要用于控制片内主要用于控制片内外设外设,包括串行通信控制寄存器组、定时器包括串行通信控制寄存器组、定时器控制寄存器组、机器周期设定寄存器组等。控制寄存器组、机器周期设定寄存器组等。 14C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 10、指数编码器可以在单个周期内执行、指数编码器可以在单个周期内执行EXP指令指令,求得累加器中数的指数值求得累加器中数的指数值,并以并以2

11、的补码的形式存放到的补码的形式存放到T寄存器中。累加器的寄存器中。累加器的指数值冗余符号位指数值冗余符号位8,也就是为消去多余也就是为消去多余符号位而将累加器中的数值左移的位数符号位而将累加器中的数值左移的位数,当当累加器数值超过累加器数值超过32位时指数是个负值。位时指数是个负值。 15C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 11、对于、对于C54X来说来说,不同型号器件的不同型号器件的CPU是相同的是相同的,它由以下基本部件组成它由以下基本部件组成:40位的位的ALU、2个个40位累加器、桶形移位寄存器位累加器、桶形移位寄存器（移位数为（移位数为1631）、乘法器）、乘法器/加法器单加

12、法器单元、比较选择和存储单元元、比较选择和存储单元CSSU、指数编码、指数编码器、器、CPU状态和控制寄存器。状态和控制寄存器。 16C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 12累加器累加器A和和B都可分为三部分：保护位都可分为三部分：保护位高阶位和低阶位。其中高阶位和低阶位。其中,保护位用作计算保护位用作计算时的数据余量时的数据余量,以防止诸如自相关那样的迭以防止诸如自相关那样的迭代运算时溢出。代运算时溢出。17C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 13桶形移位寄存器的任务是为输入的数桶形移位寄存器的任务是为输入的数据定标据定标,包括在包括在ALU运算前对来自数据存贮运算前对来自数

13、据存贮器的操作数或累加器的值进行定标对累器的操作数或累加器的值进行定标对累加器的值进行移位归一化处理等。加器的值进行移位归一化处理等。18C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 14C54X CPU有一个有一个17位位17位硬件乘位硬件乘法器法器,它与一个它与一个40位专用加法器相连位专用加法器相连,乘法器乘法器/加法器单元可以在一个流水线状态周期内加法器单元可以在一个流水线状态周期内完成一次乘法累加（完成一次乘法累加（MAC）运算。当）运算。当ST1中的小数方式位中的小数方式位FRCT=1,乘法器工作在小乘法器工作在小数相乘方式数相乘方式,乘法结果自动左移乘法结果自动左移1位位,以消去以

14、消去多余的符号位。多余的符号位。 19C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 15比较选择和存储单元比较选择和存储单元CSSU是专为是专为Viterbi算法设计的硬件单元算法设计的硬件单元,只要将只要将ST1中中的的C16位置位置1,ALU就被配置成双就被配置成双16位工作方位工作方式式,所有的双字指令都变成双所有的双字指令都变成双16位的算术运位的算术运算指令。算指令。ALU可以在一个机器周期内完成可以在一个机器周期内完成两个两个16位数的加位数的加/减运算减运算,结果分别存放在累结果分别存放在累加器的高加器的高16位和低位和低16位位,然后可以利用然后可以利用CMPS指令对累加器的高指

15、令对累加器的高16位和低位和低16位进位进行比较行比较,并选择较大者存放到指令所规定的并选择较大者存放到指令所规定的存贮单元中。存贮单元中。20C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 16状态寄存器状态寄存器0中中,ARP字段是作为辅助字段是作为辅助寄存器指针寄存器指针,在间接寻址单操作数时在间接寻址单操作数时,用来选用来选择辅助寄存器择辅助寄存器,当当DSP工作在标准方式时工作在标准方式时,不不能修正能修正ARP,它必须置它必须置“0”。21C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 17状态寄存器状态寄存器0中中,DP字段称数据存贮器字段称数据存贮器页指针页指针,在直接寻址方式在直接寻

16、址方式,若若ST1中的中的CPL=0,该字段（该字段（9位）与指令中给出的低位）与指令中给出的低7位地址位地址一起形成一个一起形成一个16位直接寻址存贮器的地址。位直接寻址存贮器的地址。22C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 18处理器工作方式状态寄存器处理器工作方式状态寄存器PMST中中的的IPTR字段（字段（9位）为中断的向量指针位）为中断的向量指针,它它指示中断向量所驻面的指示中断向量所驻面的128字程序存贮器的字程序存贮器的位置位置,DSP复位时复位时,这这9位字段全部置位字段全部置“1”,所所以复位向量总是驻面在程序存贮器空间以复位向量总是驻面在程序存贮器空间FF80H。23

17、C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 19C54X寻址存贮器有两种基本形式：寻址存贮器有两种基本形式：16位数和位数和32位数。在位数。在32位数寻址时位数寻址时,先处理先处理高有效字高有效字,后处理低有效字。如果寻址的第后处理低有效字。如果寻址的第1个字处在偶地址个字处在偶地址,那么第那么第2个字就在下一个个字就在下一个（较高的）地址。如果寻址的第（较高的）地址。如果寻址的第1个字处在个字处在奇地址奇地址,那么第那么第2个字就处在前一个（较低的）个字就处在前一个（较低的）地址。地址。24C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 20C54X共有七种寻址方式共有七种寻址方式,分别为立即

18、分别为立即寻址绝对寻址累加器寻址直接寻址寻址绝对寻址累加器寻址直接寻址间接寻址存贮器映象寄存器寻址堆间接寻址存贮器映象寄存器寻址堆栈寻址。栈寻址。25C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 21立即寻址就是在指令中已经包含有执立即寻址就是在指令中已经包含有执行指令所需的操作数。行指令所需的操作数。 C54X中的立即数有中的立即数有两种形式两种形式;即短立即数和长立即数。即短立即数和长立即数。26C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 22绝对寻址绝对寻址,就是在指令中包含有所要寻就是在指令中包含有所要寻址的存贮单元的址的存贮单元的16位地址。位地址。27C54X DSP 的基本知识点的

19、基本知识点 23累加器寻址累加器寻址,就是利用累加器的数值就是利用累加器的数值（低（低16位或低位或低23位）作为地址来读写程序位）作为地址来读写程序存贮器。存贮器。28C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 24直接寻址直接寻址,就是在指令中包含有数据存就是在指令中包含有数据存贮器地址（贮器地址（dma）的低）的低7位位,由这由这7位位dma作作为偏移地址值为偏移地址值,与基地址值（与基地址值（DP或或SP）一）一道构成道构成16位数据存贮器地址。位数据存贮器地址。29C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 25间接寻址就是利用间接寻址就是利用8个辅助寄存器个辅助寄存器（AR0AR7

20、）中的任一个）中的任一个ARX中的内容中的内容作地址寻址作地址寻址64K字数据存贮空间中的任一个字数据存贮空间中的任一个存贮单元。存贮单元。30C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 26间接寻址方式中的位码倒序寻址间接寻址方式中的位码倒序寻址,就是就是以以ARX为指针访问数据存贮器之后为指针访问数据存贮器之后,再把再把ARX的内容加的内容加/减减AR0中的内容进行指针调中的内容进行指针调整时整时,是以位倒序的方式进行是以位倒序的方式进行,即进位即进位/借位是借位是从左到右从左到右,而不是从右到左。而不是从右到左。31C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 27间接寻址方式中的循环寻址

21、间接寻址方式中的循环寻址,就是在存就是在存贮器中设置一个长度为贮器中设置一个长度为R的循环缓冲区的循环缓冲区,用用来保存最新的一批数据来保存最新的一批数据,缓冲区基地址的缓冲区基地址的N个最低有效位必须为个最低有效位必须为0,即即N是满足是满足2的的N次方次方 R的最小整数。将的最小整数。将R值存放在循环缓冲区值存放在循环缓冲区长度寄存器长度寄存器BK中中,并指定一个辅助寄存器并指定一个辅助寄存器ARX指向循环缓冲区指向循环缓冲区,寻址时以寻址时以ARX的低的低N位作为循环缓冲区的偏移量进行所规定的位作为循环缓冲区的偏移量进行所规定的寻址操作寻址操作,并根据以下循环寻址方法修改偏并根据以下循环

22、寻址方法修改偏移量移量,再返回再返回ARX的低的低N位。位。32C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 If0index+stepBK Index=index+stepElseif index+stepBK index=index+step-BK Elseif index+step锁定时间锁定时间/16TCLK IN66C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 57、主机接口、主机接口HPI是一个是一个8位并行口位并行口,用来与用来与主设备或主处理器接口。外部主机是主设备或主处理器接口。外部主机是HPI的的主控者主控者,它可以通过它可以通过HPI直接访问直接访问CPU的存的存储空间储空间

23、,包括存贮器映象寄存器。包括存贮器映象寄存器。HIP是主是主机的一个外围设备。机的一个外围设备。C54X与主机传送数据与主机传送数据时时,HPI能自动地将外部接口传来的连接的能自动地将外部接口传来的连接的8位数组合成位数组合成16位数后传送给位数后传送给C54X。 67C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 58、HPI主要由主要由HPI存贮器（存贮器（HPI RAM）、）、HPI地址寄存器（地址寄存器（HPIA）、）、HPI数据锁存器数据锁存器（HPID）、）、HPI控制寄存器控制寄存器(HPIC)和和HPI控控制逻辑五个部分组成。制逻辑五个部分组成。HPI RAM为为2K字字DARAM

24、,主要用于主要用于C54X与主机之间传送数与主机之间传送数据据,也可作为双寻址也可作为双寻址RAM或程序或程序RAM。HPIA只能被主机寻址只能被主机寻址,寄存器中存放的是主寄存器中存放的是主机要访问的机要访问的HPIRAM单元地址。单元地址。HPID也只也只能被主机直接访问能被主机直接访问,其中的内容是主机当前其中的内容是主机当前读读/写写HPI RAM的数据。的数据。HPIC可被可被C54X也也可被主机访问。可被主机访问。 68C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 59、HPI有两种工作方式：共用寻址方式有两种工作方式：共用寻址方式SAM和仅主机寻址方式和仅主机寻址方式HOM。在共用

25、寻址。在共用寻址方式下方式下,主机和主机和C54X都能寻址都能寻址HPI RAM,在在仅主机寻址方式下仅主机寻址方式下,仅能让主机寻址仅能让主机寻址HPI RAM,如果工作时序周期发生冲突如果工作时序周期发生冲突,则主机有则主机有更高优先权。更高优先权。C54X等待一个周期。等待一个周期。 69C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 60、HPI存贮器地址的自动增量特性（使引存贮器地址的自动增量特性（使引脚脚HCNTL1、HCNTL001,进入地址自动进入地址自动增量方式）增量方式）,可以用来连续寻址可以用来连续寻址HPI RAM,在在自动增量方式自动增量方式,每进行一次读操作每进行一次读

26、操作,都会使都会使HPIA事后增事后增1,每进行一次写操作每进行一次写操作,都会使都会使HIPA事先增事先增1。 70C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 61、HPIC寄存器是一个寄存器是一个16位的寄存器位的寄存器,其其中有中有4个状态位控制着个状态位控制着HPI的操作。由于主的操作。由于主机接口总是传送机接口总是传送8位字节位字节,在主机这一边就以在主机这一边就以相同内容的高字节与低字节通过相同内容的高字节与低字节通过8位位HPI数数据总线传送给据总线传送给HPIC（选择（选择HCNTL1和和HCNTL0均为均为0）。在）。在C54X这一边这一边HPIC的的高位是不用的高位是不用的

27、,控制控制/状态位都在低状态位都在低4位位,寻址寻址HPIC的地址为的地址为002CH。 71C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 62、C54X具有高速、全双工串行口具有高速、全双工串行口,它有它有三种形式：标准同步串行口三种形式：标准同步串行口SSP、缓冲串、缓冲串行口行口BSP和时分多路串行口和时分多路串行口TDM。C54X的串行口都是双缓冲的。的串行口都是双缓冲的。 72C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 63、标准同步串行口、标准同步串行口SSP是由是由16位数据接位数据接收寄存器收寄存器DRR、数据发送寄存器、数据发送寄存器DXR、接、接收移位寄存器收移位寄存器RSR

28、、发送移位寄存器、发送移位寄存器XSR以及控制电路所组成。收、发部分还有与以及控制电路所组成。收、发部分还有与之相关的时钟、帧同步脉冲信号之相关的时钟、帧同步脉冲信号,串行数据串行数据可按可按8位字节或位字节或16位字转换。位字转换。 73C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 64、缓冲串行口、缓冲串行口BSP是在标准同步串行口是在标准同步串行口的基础上增加了一个自动缓冲单元的基础上增加了一个自动缓冲单元ABU,它它是一种增强型的标准串行口。是一种增强型的标准串行口。ABU利用独利用独立于立于CPU的专用总线的专用总线,让串行口直接读让串行口直接读/写写C54X的内部存贮器。的内部存贮器

29、。 74C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 65、BSP有两种工作方式：非缓冲方式和有两种工作方式：非缓冲方式和自动缓冲方式。当工作在非缓冲方式时自动缓冲方式。当工作在非缓冲方式时ABU是透明的是透明的,数据传送操作与标准同步串数据传送操作与标准同步串行口一样行口一样,串行口产生以字为基础的中断加串行口产生以字为基础的中断加到到CPU,作为接收和发送中断。当工作在缓作为接收和发送中断。当工作在缓冲方式时冲方式时,串行口直接与串行口直接与C54X内部存贮器进内部存贮器进行行16位数据传送。位数据传送。 75C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 66、时分多路串行口、时分多路串行口T

30、DM是将时间间隔分是将时间间隔分成若干个子间隔成若干个子间隔,按事先规定按事先规定,每一个子间隔每一个子间隔表示一个通信信道表示一个通信信道,C54X TDM最多可以有最多可以有8个个TDM信道可用信道可用,每个器件可以用每个器件可以用1个信道个信道发送数据发送数据,用用1个或多个信道接收数据。个或多个信道接收数据。 76C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 67、TDM串行口也有两种工作方式：非串行口也有两种工作方式：非TDM方式和方式和TDM方式方式,当工作在非当工作在非TDM方式方式时时,其功能与标准同步串行口是一样的。其功能与标准同步串行口是一样的。 77C54X DSP 的基本

31、知识点的基本知识点 68、标准同步串行口的工作原理、标准同步串行口的工作原理?接口操作接口操作受串行口控制寄存器受串行口控制寄存器SPC控制。控制。 78C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 69、C54X通过外部总线与外部存贮器以及通过外部总线与外部存贮器以及I/O设备相连设备相连,外部总线由数据总线、地址总外部总线由数据总线、地址总线以及一组控制信号线所组成。当线以及一组控制信号线所组成。当CPU寻寻址片内存贮器时址片内存贮器时,外部数据总线呈高阻状态外部数据总线呈高阻状态,地址总线均保持先前的状态地址总线均保持先前的状态,如果如果PMSR中中的地址可见位的地址可见位AVIS=1,那

32、么那么CPU执行指令时执行指令时的内部程序存贮器的地址就出现在外部地的内部程序存贮器的地址就出现在外部地址总线上址总线上,同时指令地址采集信号同时指令地址采集信号IAQ有效。有效。79C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 通过通过READY信号和片内软件可编程等待状信号和片内软件可编程等待状态发生器态发生器,可以使处理器与慢速的存贮器及可以使处理器与慢速的存贮器及I/O口设备接口。当外部设备需要寻址口设备接口。当外部设备需要寻址C54X的外部程序、数据和的外部程序、数据和I/O空间时空间时,可以可以利用利用HOLD和和HOLDA信号信号,达到控制达到控制C54X的外部资源的目的。的外部资源的目的。 80C54X DSP 的基本知识点的基本知识点 70、C54X外部是单总线结构外部是单总线结构,每个周期只每个周期只允许进行一次寻址允许进行一次寻址,否则就会发生流水线冲否则就会发生流水线冲突突,因此因此C54X规定了流水线各阶段操作的优规定了流水线各阶段操作的优先级别：数据寻址比程序寻指有较高的优先级别：数据寻址比程序寻指有较高的优先权先权,在所有的在所有的CPU数据寻址完成以前程序数据寻址完成以前程序存贮器取指操作是不可能开始的。存贮