DSP技术及应用结课PPT中国地质大学

1、DSPDSP技术及应用结课论文技术及应用结课论文内容内容l C62/64XX芯片的体系结构l C62/64XX的开发环境l C6201在医学领域上的应用l C62/64XX开发板资源TMS320C6000TMS320C6000简介简介美国TI公司发布的DSP芯片TMS320C6000 包括 TMS320C62xx和 TMS320C64xx两个定点系列和 TMS320C67xx 浮点系列，二个系列相互兼容。C6000系列DSP主要特点: 1）采用了VelociTI甚长指令字（VLIW,Very Long Instruction Word）结构，可以单周期发射多条指令，实现很高的指令级并行效率。

2、2）统一的开发工具 3）管脚和代码兼容 C62/64XX C62/64XX系列系列CPUCPU结构介绍结构介绍 TMS320C62XX/C64XX/C67XXTMS320C62XX/C64XX/C67XX结构框图结构框图 图中阴影部分为CPU，它包括：1、 程序读入及指令 译码、 分配机构2、程序执行机构 3、芯片测试和仿真端口及其控制逻辑。 C62/64XX C62/64XX系列系列CPUCPU结构介绍结构介绍程序执行机构包括1） 2 个对称数据通路A 和 B，每组数据通路有读入及存储（写出）数据总线与片内数据存储器相连。2） 2 个对称的通用寄存器组3） 2组对称的功能单元（每组 4 个）

3、4） 控制寄存器组和控制逻辑以及中断逻辑等 C62XX C62XX系列系列CPUCPU结构介绍结构介绍2 个对称的可进行数据处理的数据通路（A 和 B）16个（个（C64x有有32个）个）32位位通用寄存器通用寄存器4个功能单元个功能单元（.L、.S、.M和和.D）16个（个（C64x有有32个）个）32位通位通用寄存器用寄存器4个功能单元个功能单元（.L、.S、.M和和.D）每个数据通路的每个数据通路的4个功能单元有单一的个功能单元有单一的数据总线连接到数据总线连接到 CPU 另一侧的寄存器上另一侧的寄存器上数据通路数据通路A数据通路数据通路B CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制TM

4、S320C62XX CPU数据通路数据通路 CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制TMS320C64XX CPU数据通路数据通路 CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制C62xx和C64xx有类似的数据通道都包括：2 个通用寄存器组（A 和 B）8 个功能单元（.L1、.L2、.S1、.S2、.M1、.M2、.D1 和.D2）2 个数据读取通路（LD1 和 LD2） C64xx 每侧有 2 个 32 位读取总线，C62xx 每侧只有 1 个 32 位读取总线。2 个数据存储通路（ST1 和 ST2） C64xx 每侧有 2 个 32 位存储总线， C62x每侧只有 1 个 32 位存储

5、总线。2 个寄存器组交叉通路（1X 和 2X） 2 个数据寻址通路（DA1 和 DA2） CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制通用寄存器的作用通用寄存器的作用1、存放数据，作为指令的源操作数和目的操作数。2、作为间接寻址的地址指针，其中用于循环寻址的寄存器为A4-A7和B4-B7。3、条件寄存器为A1,A2,B0,B1,B2，C64x中A0也可以用作条件寄存器。 通用寄存器组支持32位和40位定点数据,C64x也支持64位双精度数据，32位数据可以存放在任一通用寄存器内，对于40位和64位数据，需跨放在两个寄存器内。 CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制 TMS320C62xxCP

6、U数据通路数据通路功能单元每个功能单元都有各自到通用寄存器的读写端口，其中2个32读端口，1个32写端口。.L1、.L2、.S1和.S2另有8位读端口和写端口，支持40位操作数的读写。同一周期8个功能单元可并行使用。C64x 的.M 单元可以返回 64 位结果，所以它还多了一个 32 位写端口。.M 单元long dst是32MSB ,dst是 32 LSB。 功能单元功能单元执行的操作执行的操作（黑体字为只有（黑体字为只有c64c64系列才有的功能）系列才有的功能）功能单元功能单元执行的操作执行的操作（黑体字为只有（黑体字为只有c64c64系列才有的功能）系列才有的功能）功能单元功能单元执行

7、的操作执行的操作（红色字体为只有（红色字体为只有c64c64系列才有的功能）系列才有的功能） CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制功能单元功能单元.L1,.S1,.M1.D1(仅仅C64x）A组组寄存器寄存器B组组寄存器寄存器功能单元功能单元.L2,.S2,.M2.D2(仅仅C64x）1x2x寄存器组交叉通路CPU中有两个交叉通路1X和2X。1X：允许A侧功能单元读取B组寄存器数据。2X：允许B侧功能单元读取A组寄存器数据每侧仅有一个交叉通路，在同一周期内从另一侧寄存器组读操作数只能一次，或者同时进行使用2个交叉通路（1X和2X）的操作.S,.M,.D功能单元仅src2可以使用另一侧寄存

8、器数据仅C64系列的.D能使用交叉通路 CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制A组组寄存器寄存器B组组寄存器寄存器.D1.D2LD1a 32 MSBST2b 32LSBLD2b 32 LSBDA1DA2LD1b32 LSBLD2a 32 MSB ST1b 32LSB ST1a 32MSBST2a 32MSBTMS320C64x存储器读取通路存储器读取通路数据存储器及读取存储通路在C62xx的CPU中，有2个32位通路（每侧1个）把数据从存储器读取到寄存器（Load指令） 。C67xx 和 C64xx 除此之外，还有第 2 个 32 位读取通路,图中的LD1a,LD2a。C62xx/C67x

9、x有2个32位写数据通路ST1和ST2，可分别将各组寄存器的数据存储到数据存储器（Store指令）。C64xx支持双字存储，还有第2个32位存储通路,图中的ST1a和ST2a。 CPU CPU数据通路与控制数据通路与控制2个数据地址通路 DA1，DA2允许寄存器产生的数据地址支持同侧寄存器到存储器的存取操作.也允许寄存器产生的数据地址支持另一侧寄存器到存储器的存取操作 ST1a 32MSB ST1a 32MSB ST1b 32LSBTMS320C64x存储器读取通路存储器读取通路控制寄存器控制寄存器TMS320C67xx 除上述控制寄存器外，除上述控制寄存器外， 为支持浮点运算，为支持浮点运算

10、， 还另外配置了还另外配置了 3个寄存器控制个寄存器控制浮点运算。浮点运算。TMS320C64xx另外配置了一个寄存器控制另外配置了一个寄存器控制 Galois 生成多项式函数，生成多项式函数， 称为称为 GFPGFR。控制寄存器控制寄存器访问控制寄存器使用：搬移MVC指令仅功能单元 .S2 可通过 MVC指令访问控制寄存器，从而对控制寄存器进行读写操作。控制寄存器组控制寄存器组.S2控制状态寄存器控制状态寄存器 控制状态寄存器字段描述控制状态寄存器字段描述C6000C6000芯片公共指令集概述芯片公共指令集概述 C62/64xxC62/64xx指令集（根据功能单元分类）指令集（根据功能单元分

11、类）TMS320C6400 系列扩展了 88 条指令， 这些指令的扩展建立在其 CPU 结构改进基础之上。 与 C6000 公共指令集的指令功能及运行完全一致，只是增加了可执行这些指令的功能单元。这类指令共有6条，如AND指令，C62x/C67x里，只有 .L和 .S功能单元可以运行，在C6400系列里，.D功能单元也可运行。 与 C6000 公共指令集内对应指令的功能及运行基本一致， 主要差别是指令操作数的类型增加了。 新增指令 48 条， 例如求点积和的指令 DOTP2、 Galois 域乘法运算指令 GMPY4 和数据打包与解包指令 PACK2/UNPKHU4 等。 C6000C6000

12、芯片公共指令集概述芯片公共指令集概述指令操作码映射指令操作码映射指令指令域域并行执并行执行行目的寄存器为目的寄存器为A组或组或B组组指定条件寄存指定条件寄存器器是否等于零的测是否等于零的测试试源源2使用交叉通使用交叉通路路 TMS320C6000.L/.M指令操作码映射图 指令操作码映射指令操作码映射基址基址寻址寄存器寻址寄存器寄存器偏移量寄存器偏移量/5/5位无符号常量位无符号常量寻址模式寻址模式 LDDWLDDW位位选择选择D1D1或或D2D2load/storeload/store指令域指令域 TMS320C6000.D指令操作码映射图 指令操作码映射指令操作码映射 TMS320C600

13、0 NOP 指令操作码映射图并行操作并行操作l 取指包:八条32bit指令l 执行包:所有并行执行的指令组成一个执行包，最多包含8条指令。执行包中的每一条指令使用的功能单元必须各不相同。l 每条指令的并行执行位(p位)控制本条指令是否与取指包中的其他指令并行执行：lp =1 与下条指令并行lp =0 下条指令在当前指令的下个周期执行 取指包的基本格式取指包的基本格式并行操作并行操作例：一个取指包分为几个执行包时，各指令的并行执行位（P位)模式条件操作条件操作p cregcreg指定条件寄存器指定条件寄存器pz z=1=1，进行零测试，即条件寄存器内容为零时为真，进行零测试，即条件寄存器内容为零

14、时为真pz z=0=0，进行非零测试，即条件寄存器内容为非零时为真，进行非零测试，即条件寄存器内容为非零时为真pcregcreg=0=0，z z=0=0，意味着指令将无条件地执行，意味着指令将无条件地执行p 在书写汇编程序时，以方括号对条件操作进行描述，方括号内是条件寄存在书写汇编程序时，以方括号对条件操作进行描述，方括号内是条件寄存器的名称器的名称, ,即即A0A0（仅（仅C64XC64X）A1,A2,B0-B2A1,A2,B0-B2。p 例如：例如：A2 ADD .L2 B1,B2,B3;ADDA2 ADD .L2 B1,B2,B3;ADD指令在指令在A2A2非零时执行非零时执行p !A2

15、 ADD .L2 B1,B2,B3;ADD !A2 ADD .L2 B1,B2,B3;ADD指令在指令在A2A2零时执行零时执行寻址方式寻址方式寻址模式寄存器(AMR）寻址方式寻址方式寻址模式TI公司针对 TMS320C6000系列的数字信号处理器，推出了一种CCS集成开发软件。在这种CCS集成开发软件的环境下，C编译器的效率可达80 %,若将新的线性汇编语言和TMS320C6000汇编优化器配合使用，可使代码效率高达95 %以上。DSP CCS工程文件构成（1）源文件(*.c *.asm)（2）头文件(*.h *.inc)（3）cmd文件，分为2种： 一种是用来分配RAM空间的，用来将程序下

16、载到RAM内调试，因为开发过程中大部分时间在调试程序，因此多用这类cmd；另一种是分配Flash空间的，当程序调试完毕后，需要将其烧写到Flash中固化。（4）库文件(*.lib *.dll)库文件包含了寄存器的地址和对应标示符的定义，还包括了标准C/C+运行支持库函数。*.lib为静态库文件，在编译时调用，调用时直接加载到内存；*.dll为动态库文件，在运行时调用。创建DSP TMS320C62XX工程准备工作：（1）从http:/ C6000系列的芯片支持库（TMS320C6000 Chip Support Library）安装C6XCSL，点击.exe文件（其实就是解压），选择路径，本文

17、为设为C6XCSL_ROOT=E:MyDesignerdspC6XCSL （2）下载并安装破解CCS 5.3，安装路径不要有中文字符新建工程（1）File - New Project - CCS Project，工程路径不要有中文字符。（2）添加库文件工程右键 - Add Files.转到C6XCSL_ROOTlib_3x下。这里有2个6201系列文件：csl6201.lib和csl6201e.lib。 两者区别是csl6201.lib用于小端(little endian)格式DSP，而csl6201e.lib用于大端(little endian)格式DSP。我们新建工程时选择了小端，因此这里

18、选择csl6713.lib。然后弹出提示，选择“copy to files”将库文件拷贝一份到当前工程。（3）添加头文件基本头文件是与库文件对应的。将C6XCSL_ROOTinclude文件夹拷贝到当前工程目录。工程右键 - Properties, Build - C6000 Compiler - Include Options，添加./include头文件搜索目录。（4）添加.cmd文件（5）新建mian.cC6201在医学领域上的应用TMS320C6201芯片在医学图像处理中的应用实例在临床诊疗中，越来越依赖于对医学图像的诊断，图像的质量好坏直接影响医生的诊断结果，关系到人们的身体健康。而

19、医学图像又具有信息量较大的特点，有时还需要进行增强和锐化等图像处理，其算法复杂，所以对处理的实时性提出了更高的要求。举个TMS320C6000系列芯片的应用实例，TM S320C6201是属于TMS320C62X系列的芯片，该处理器可采用50MHz 或100MHz的工作频率，经过内部变频后升至200MHz，每秒可完成1. 6G次操作。TMS320C6201有532支管脚，采用BGAP封装，内部含有具备超长指令字处理能力的CPU和8个功能单元，而且具有良好的外部RAM接口和16Bit的主机接口以及四通道的DMA功能。TMS320C6201在医学图像处理中的典型应用系统大体如图1所示，系统主要TM S320C6201、主机部分、模数转换器、FLASH MEMO