第二章基本结构(内部资源)

1、第二章第二章 TMS320 x28x系列系列DSP基本结构基本结构(内部资源内部资源)2.1 总线结构2.2 CPU中央处理单元2.3 存储器及其扩展接口2.4 时钟源模块2.5 系统复位2.6 低功耗模式2.7 程序控制DSP内部功能模块内部功能模块 CPU Flash：128K字，可映射到程序空间或数据空间，受代码安全模块CSM的保护 SARAM（单访问随机读/写存储器） M0和M1：每块大小为1K*16位 L0和L1：每块大小为4K*16位 H0：大小为8K*16位 片内片内OTP：一次性可编程ROM，2K*16位；可映射到程序空间或数据空间，受代码安全模块CSM的保护 Boot ROM

2、：引导ROM，实现DSP的引导装载功能 代码安全模块代码安全模块CSM、中断向量、外设帧、中断向量、外设帧PF 外部扩展接口外部扩展接口2.1 总线结构总线结构DSP总线构成总线构成 内部地址三总线内部地址三总线 PAB：22位，程序地址总线，用来传送来自程序空间程序空间的读写读写地址 DRAB：32位，数据读地址总线，用来传送来自数据数据空间空间的读读地址 DWAB：32位，数据写地址总线，用来传送来自数据数据空间空间的写写地址 内部数据三总线内部数据三总线 PRDB：32位，程序读数据总线，在读取程序空间读取程序空间时用来传送指令或数据指令或数据 DRDB：32位，数据读数据总线，在读取数

3、据空间读取数据空间时用来传送数据数据 DWDB：32位，数据写数据总线，在对数据空间和程数据空间和程序空间写数据时序空间写数据时用来传送数据数据存取类型存取类型地址总线地址总线数据总线数据总线从程序空间读PABPRDB向程序空间写PABDWDB从数据空间读DRABDRDB向数据空间写DWABDWDB 数据空间和程序空间的总线使用：数据空间和程序空间的总线使用： 任意时刻同时发生的两种操作不能使用同一条总线任意时刻同时发生的两种操作不能使用同一条总线如：从程序空间读操作不能与向程序空间写操作同时发生，因为这两个操作都需要PAB总线，而从数据空间读操作与向数据空间写操作可以同时进行流水线操作流水线

4、操作 由于由于DSP的多总线结构，的多总线结构，DSP芯片的程序执行过程中可以同芯片的程序执行过程中可以同时激活多条指令，并行处理，此即流水线操作。如下图所示。时激活多条指令，并行处理，此即流水线操作。如下图所示。2.2 CPU中央处理单元中央处理单元 CPU是DSP控制器的核心模块。 28X 系列DSP器件的CPU主要包括： 算术逻辑运算单元 乘法器 桶形移位器 CPU寄存器 状态寄存器 28X系列DSP器件的CPU还包括一个辅助寄存器算术单元ARAU乘积移位方式乘积移位方式PM乘积移位方式乘积移位方式000左移1位，低位填0001不移位010右移1位，低位丢失，符号扩展011右移2位，低位

5、丢失，符号扩展100右移3位，低位丢失，符号扩展101右移4位，低位丢失，符号扩展110右移5位，低位丢失，符号扩展111右移6位，低位丢失，符号扩展由ST0的97位决定：辅助寄存器指针：辅助寄存器指针：ARP辅助寄存器选择辅助寄存器选择000选择XAR0 111选择XAR7间接寻址时，指定当前的辅助寄存器，由ST1的1513位决定：CPU寄存器寄存器寄存器名称寄存器名称大小大小描述描述寄存器名称寄存器名称大小大小描述描述ACC32bit累加器PH16bitP的高位AH16bit累加器高位PL16bitP的低位AL16bit累加器低位PC22bit程序计数器XAR0XAR732bit辅助寄存器

6、07RPC22bit返回程序计数器AR0AR716bitXAR07的低位SP16bit堆栈指针DP16bit数据页面指针ST016bit状态寄存器0IFR16bit中断标志寄存器ST116bit状态寄存器1IER16bit中断使能寄存器XT32bit被乘数寄存器DBGIER16bit调试中断使能寄存器T16bitXT的高位P32bit乘积寄存器TL16bitXT的低位状态寄存器状态寄存器ST0和和ST1功能：包含各种标志位和控制位操作：可被保存至数据存储器或从数据存储器中加载ST0： bit0：SXM， 符号扩展模式位 bit1：OVM，ACC溢出模式位， OVM=1时，调整溢出结果 bit2

7、：TC ，测试/控制标志位 bit3：C，进位标志位 bit4：Z，零标志位，0：ACC检测为非0；1：ACC检测为0 bit5：N， 负标志位，0：ACC检测为非负数；1：ACC检测为负数 bit6：V，溢出标志位，0：标志复位；1：检测到溢出 bit97：PM，乘积移位方式 bit1510：OVC/OVCU，溢出计数器OVC/OVCUPMVNZC15 10 9 7 6 5 4 3 2 1 0 TCOVMSXMST1： bit0： INTM，中断全局屏蔽位 bit1： DBGM，调试使能屏蔽位 bit2： PAGE0，PAGE0寻址模式配置位 bit3： VMAP，向量映射位 bit4： S

8、PA，堆栈指针对齐位 bit5： LOOP，循环指令状态位 bit6： EALLOW，仿真寻址使能位 bit7： IDLESTAT，IDLE状态标志位 bit8： AMODE，地址模式位 bit9： OBJMODE，目标兼容模式位 bit10： 保留保留 bit11： M0M1MAP，M0和M1映射模式位 bit12： XF，XF状态位，0：XF输出低电平；1： XF输出高电平 bit15-13： ARP，辅助寄存器指针ARP XF M0M1MAP保留OBJMODE AMODE 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0IDLESTAT EALLOW LOOPSPA VMAP P

9、AGE0 DBGM INTM2.3 存储器及其扩展接口存储器及其扩展接口TMS320F28X DSP处理器有两个独立的存储空间，片内存储器和外部存储器，存储器的各个区块都统一映射到程序空间和数据空间，划分为如下几个部分：程序程序/数据存储器：数据存储器： 片内单访问随机存储器SARAM、只读存储器ROM和Flash存储器。它们被映射到程序空间或数据空间，用以存放执行代码或存储数据变量CPU的中断向量：的中断向量： 在程序地址中保留了64个地址作为CPU的32个中断向量。通过状态寄存器ST1的VMAP位将CPU向量映射到程序空间的底部或顶部保留区：保留区： 数据区的某些地址被保留作为CPU的仿真

10、存储器使用片内存储器资源不够时，可以通过外部接口片内存储器资源不够时，可以通过外部接口XINTF来外扩存储器来外扩存储器 TMS320F2812可用的片内存储器空间分为低可用的片内存储器空间分为低64K和高和高64K两部两部分，其中低分，其中低64K*16位的存储器可等价于位的存储器可等价于C24x/C240 x系列系列DSP的的数据存取空间，高数据存取空间，高64K*16位存储器可等价于位存储器可等价于C24x/C240 x系列系列DSP的程序空间的程序空间 Flash：128K字，可映射到程序空间或数据空间，受代码安全模块CSM的保护 SARAM（单访问随机读/写存储器） M0和M1：每块

11、大小为1K*16位 L0和L1：每块大小为4K*16位 H0：大小为8K*16位 片内片内OTP：一次性可编程ROM，2K*16位；可映射到程序空间或数据空间，受代码安全模块CSM的保护 Boot ROM：引导ROM，实现DSP的引导装载功能 代码安全模块代码安全模块CSM、中断向量、外设帧、中断向量、外设帧PF TMS320F2812的外扩的外扩存储器分为存储器分为5个固定的个固定的存储器映射区存储器映射区域域:XINTF区域区域0、1、2、6、7，每个，每个XINTF区区域都有一个片选信号，域都有一个片选信号，用于访问某一个特定用于访问某一个特定的区域的区域 XINTF接口信号接口信号 外

12、扩存储器时，外扩存储器时，DSP与外部存储器需要对与外部存储器需要对一些引脚进行电气连一些引脚进行电气连接，如右图接，如右图外部扩展接口外部扩展接口XINTF空间访问空间访问XINTF寄存器：寄存器：寄存器名称寄存器名称描述描述XTIMING0XINTF时序寄存器，区0XTIMING1XINTF时序寄存器，区1XTIMING2XINTF时序寄存器，区2XTIMING6XINTF时序寄存器，区6XTIMING7XINTF时序寄存器，区7XINTCNF2XINTF配置寄存器XBANKXINTF控制寄存器 对外部接口的配置主要通过设置寄存器实现 时序寄存器用于设置读写时序参数；XINTF配置寄存器完

13、成选择时钟，设置输入引脚状态以及写缓冲器深度等；控制寄存器XBANK用于设置可增加周期的特定区，以及设置增加的周期。2.4 时钟源模块时钟源模块 相关引脚相关引脚 OSCBYP：振荡器的旁路引脚 XTAL1：外部时钟源输入脚，外接晶振引脚1 XTAL2：外接晶振引脚2XTAL1/CLKINXTAL2OSCBYP+5VXTAL1/CLKINXTAL2OSCBYPGND外部时钟源A、采用内部振荡器允许使用两种方式为允许使用两种方式为CPU内核提供时钟：内核提供时钟：B、采用外部时钟源 时钟源模块的四种时钟源模块的四种输出输出 CPUCLK：CPU时钟/机器时钟，供CPU及总线使用的时钟节拍，其周期

14、即为机器周期。其来源可能为外部时钟、外部时钟的两分频或内部PLL电路的倍频。 SYSCLK：系统时钟，专为片内外设服务。来自于CPU时钟的2分频或4分频。 ACLK：模拟器时钟，专门为片内模数转换模块服务。其正常频率为110MHz，不受外部时钟频率的影响。 WDCLK：看门狗时钟，专为看门狗和实时时钟模块服务。正常频率为16384Hz，占空比25，不受外部时钟影响。时钟控制寄存器时钟控制寄存器: 对时钟源模块进行设置2.5 系统复位系统复位 复位信号复位信号 电源复位：PORESET引脚出现一个正跳变。 复位引脚RS 软件复位 访问非法地址的复位 看门狗定时器溢出 欠电压复位1WDRSTRSS

15、WRSTILLADRPin RSto deviceReset signalPORST/VCCAOR 复位后复位后CPU的寄存器按下表所示进行复位的寄存器按下表所示进行复位在在DBGIER寄存器中可寄存器中可屏蔽中断被关闭屏蔽中断被关闭在在IER寄存器中可屏蔽中寄存器中可屏蔽中断被关闭断被关闭没有未响应的中断，所没有未响应的中断，所有中断在复位时均被清有中断在复位时均被清0DP指向数据页指向数据页0PC指针由地址指针由地址00 0000H或或3F FFC0H的复位中断的复位中断向量赋值向量赋值SP指针指向地址指针指向地址0400H禁止符号位扩展禁止符号位扩展关闭溢出模式关闭溢出模式乘积移位模式被

16、设置为左乘积移位模式被设置为左移移1位位2.6 低功耗模式低功耗模式 低功耗模式可使芯片核心部分进入休眠状态，耗散更少的功率。低功耗模式可使芯片核心部分进入休眠状态，耗散更少的功率。有三种模式：有三种模式： 1. IDLE模式：模式： 任何被使能的中断或NMI中断都可以使处理器退出IDLE模式。在这种 模式下，如果低功耗模块控制寄存器LPMCRD1:D0位都设置成零，LPM（Low-Power modes）模块将不完成任何工作 2. HALT模式：模式： 只有复位信号XRS和XNMI_XINT13外部信号能够唤醒器件，使其退出HALT模式。在XMNICR寄存器中，CPU有一位使能/禁止XNMI

17、 。 3. STANDBY模式：模式： 如果在LPMCR1寄存器中被选中，所有信号(包括XNMI)都能够将处理器从STANDBY模式唤醒，用户必须选择具体哪个信号唤醒处理器。在唤醒处理器之前，要通过OSCCLK确认被选定的信号：OSCCLK的周期数在LPMCR0寄存器当中确定。低功耗模式寄存器低功耗模式寄存器 低功耗模式通过LPMCR0和LPMCR1两个寄存器来控制 保留保留 D15 D1 D0QUAL STDBYLPM R-0 R/W-1 R/W-0确定从低功耗模式唤醒到正常工确定从低功耗模式唤醒到正常工作模式的时钟周期个数作模式的时钟周期个数00000：2个个OSCCLKS00001：3个

18、个OSCCLKS11111： 65个个OSCCLKS设置低功耗模式设置低功耗模式00：IDLE模式模式01：STANDBY模式模式1x：HALT模式模式低功耗方式控制低功耗方式控制0寄存器寄存器LPMCR0低功耗方式控制低功耗方式控制0寄存器寄存器LPMCR0CANRX D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8SCIRXA C6TRIPC5TRIPC4TRIPC3TRIPC2TRIPSCIRXBC1TRIP D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0T3CTRIPT2CTRIPT1CTRIPWDINT XNMI XINT1T4CTRIP如果相应的控制位设置为如果相应的控制

19、位设置为1，则使能对应的信号，将器，则使能对应的信号，将器件从低功耗模式唤醒，进入正常工作模式；件从低功耗模式唤醒，进入正常工作模式；如果设置为如果设置为0，则相应的信号没有影响。，则相应的信号没有影响。2.7 程序控制程序控制 程序控制：控制一个或多个指令块的执行次序程序控制：控制一个或多个指令块的执行次序程序地址的产生程序地址的产生 通常程序是顺序执行的，即在连续的程序存储器地址上通常程序是顺序执行的，即在连续的程序存储器地址上取出指令并执行。但有时程序需要转移到不连续的地址，取出指令并执行。但有时程序需要转移到不连续的地址，然后再连续执行新地址处的指令。为此提供了转移、调用、然后再连续执

20、行新地址处的指令。为此提供了转移、调用、重复（循环）和中断指令重复（循环）和中断指令 在执行当前指令的同时，程序流要求处理器生成下一个在执行当前指令的同时，程序流要求处理器生成下一个指令的程序地址（顺序或非顺序的）指令的程序地址（顺序或非顺序的） 程序计数器程序计数器 PCPC：22bit，取指令时，对内部和外部程序存储器寻址。，取指令时，对内部和外部程序存储器寻址。 程序地址寄存器程序地址寄存器 PAR: PAR: 驱动程序地址总线，提供程序的读、写地址。驱动程序地址总线，提供程序的读、写地址。 堆栈堆栈STACKSTACK：16位宽位宽8级深，可保存级深，可保存8个返回地址个返回地址,也可

21、将用作暂存存储器。也可将用作暂存存储器。 微堆栈微堆栈 MSTACK: MSTACK: 16位、位、1级深，保存一个返回地址。级深，保存一个返回地址。 重复计数器重复计数器 RPTCRPTC：16位，与重复指令（位，与重复指令（RPT）一起，用来确定）一起，用来确定 RPT后面的一条指令重复执行多次。后面的一条指令重复执行多次。用到的硬件：用到的硬件： 顺序操作：顺序操作：程序的地址来源于程序的地址来源于PC程序计数器（程序地址程序计数器（程序地址+1） 空（哑）周期：空（哑）周期：程序的地址来源于程序的地址来源于PAR （程序地址（程序地址+1） 从子程序返回：从子程序返回：程序的地址来源于

22、栈顶（程序的地址来源于栈顶（TOS） 从表传送或块传送返回：从表传送或块传送返回：程序的地址来源于微堆栈（程序的地址来源于微堆栈（MSTACK） 转移到或调用指令中指定的地址：转移到或调用指令中指定的地址：程序的地址来源于转移或调用指程序的地址来源于转移或调用指 令。即利用程序读总线（令。即利用程序读总线（PRDB）的方式获取程序地址。）的方式获取程序地址。 转移到或调用累加器低半部分指定的地址：转移到或调用累加器低半部分指定的地址：程序地址来源于累加程序地址来源于累加 器的低半部分。即利用数据读总线（器的低半部分。即利用数据读总线（DRDB）的方式获取程序地址。）的方式获取程序地址。 转移到

23、中断服务程序：转移到中断服务程序：程序地址来源于中断矢量单元。即利用程序读总程序地址来源于中断矢量单元。即利用程序读总 线线 （ PRDB）的方式获取程序地址。）的方式获取程序地址。程序地址产生的情况：程序地址产生的情况： PCPC中存放将被执行的下一条指令的地址。中存放将被执行的下一条指令的地址。 有有5 5种方式加载种方式加载PCPC，从而适应连续和不连续的程序流程。，从而适应连续和不连续的程序流程。程序计数器程序计数器PC：顺序执行顺序执行： 若当前指令是一个字，则将若当前指令是一个字，则将PC+1加载到加载到PC 若当前指令是两个字，则将若当前指令是两个字，则将PC+2加载到加载到PC 分支（转移）：分支（转移）： 转移指令后的长立即数直接加载到转移指令后的长立即数直接加载到PC 子程序调用和返回子程序调用和返回 ： 调用指令调用指令 将将PC中下一条指令的地址压入堆栈，然后将调用指令后的长中下一条指令的地址压入堆栈，然后将调用指令后的长 立即数直接加载到立即数直接加载到PC 返回指令返回指令 将返回地址从堆栈中弹回将返回地址