DSPC5400硬件基础

1、第二章 DSP硬件基础 C5400总体结构 存储器结构 中央处理单元（CPU） C5400总体结构 改进的哈佛结构 多套总线 独立的程序总线和数据总线（取指和数据访问可以同时进行）四套总线（一套程序总线，三套数据总线）（提高CPU的数据吞吐量） 具备中断管理、重复操作及函数调用等控制机制系统控制接口PC,IPTR,RC,BRC,RSA,REA程序地址发生逻辑(PAGEN)PABPBCABCBDABDBEABEBARAU0,ARAU1 AR0-AR7(DAGEN)ARP,BK,DP,SP存储器和外部接口外设接口EXP 编码器MUXT 寄存器Sign ctrlTSign ctrlDAAP C D乘

2、法器(1717)定标器A B0MUX A(40) B(40)AMUBSign ctrlSign ctrlCADBSign ctrlBACTDSALU(40)ABBarrel shifterMSW/LSWselectCOMP TRN TCALU(40) STR ROUND ZERO数据地址发生逻辑MUXMUXC5400的功能模块 C5400总体结构(续) 总线结构 程序总线PB，负责读取指令和数据表格 数据总线CB、DB和EB，CB和DB读取数据 EB存储数据 地址总线PAB、CAB、DAB和EAB 外设总线地址总线访问类型数据总线PABCABDABEABPBCBDBEB 读长数据(32bit）

3、读程序 写程序 读单数据 读双数据 写单数据 并行读/写数据 Dual Read/Coeff Read 读外设 写外设 读写访问中的总线使用 总线结构(续) 程序空间: 程序代码、常系数表格 数据空间：程序处理时的数据和结果 I/O空间 ：映射为外部设备、扩展外部 数据存储器等 存储器结构 存储器类型 RAM（片内或片外） ROM （片内或片外） v DARAM (Dual Access RAM )v SARAM (Single Access RAM ) 存储器结构 （续）存储器类型5415425435455465485495402540954105420ROM 程序 程序/ 数据DARAMS

4、ARAM28K20K8K 5K02K2K0 10K02K2K0 10K048K32K16K 16K048K32K16K 6K02K2K0 8K24K16K16K16K 8K24K4K4K4K 16K016K16K16K 32K016K16K0 8K56K000 32K168K常见的C5400系列器件的片内存储器配置 存储器结构 （续）C5400包括三个相互独立的数据空间、程序空间和I/O空间，每个空间为64K字，字长为16比特C5400包含片内存储器和片外可扩展存储器，片内存储器的优点包括：不需要等待状态，可以高速访问比使用外部存储器成本低比使用外部存储器功耗低 存储器结构 （续） 存储器配置

5、标志位 存储器空间 MP/MC位 DROM位 OVLY位v 0 片内ROM使能并能够访问v 1 表示片内ROM无法访问 v 0 片内RAM只映射在数据空间 v 1 片内RAM同时映射到程序空间和数据空间 v 0 片内ROM的不映射到数据空间 v 1 片内ROM的一部分映射到数据空间 C5400的存储器结构（续） 存储器空间(续) C5402存储器空间 20根地址线,最高位的4根可供扩展程序空间 6条可对扩展程序空间寻址的指令 专用寄存器程序指针扩展寄存器（XPC） C5402的扩展后的程序空间可分成16页，每页64K C5400的存储器结构（续）5402存储器空间配置 存储器空间(续) Res

6、erved(OVLY=1)orExternal(OVLY=0)On-ChipDARAM(OVLY=1)External(OVLY=0)ExternalInterrupts(External)Page 0 ProgramHex0000007F00803FFF4000FF7FFF80FFFFMP/MC=1(MicroprocessorMode)MemoryMappedRegisterOn-ChipRAM16KExternalPage 1 DataHex0000005F00603FFF4000FFFFReserved(OVLY=1)orExternal(OVLY=0)On-ChipDARAM(OVL

7、Y=1)External(OVLY=0)ExternalInterrupts(On-Chip)Page 0 ProgramHex0000007F00803FFF4000FF7FFF80FFFFMP/MC=0(MicrocomputerMode)On-ChipROM4KReservedEFFFF000FEFFFF00Scratch-PadRAM007F0080ROM(DROM=1)or External(DROM=0)EFFFF000Reserved(DROM=1)or External(DROM=0)FEFFFF00C5402扩展程序空间(OVLY=0)Page 064KPage 164KPa

8、ge 1564K0 00001 0000F 00000 FFFF1 FFFFF FFFFXPC=0XPC=1XPC=15. 存储器空间(续) C5400的存储器结构（续）C5402扩展程序空间(OVLY=1) 存储器空间(续) Page 064KPage 1Low er16KPage 1Upper48KExternal0 0 0 0 00 FFFF1 0 0 0 01 FFFF1 3 FFF1 4 0 0 0Page 1Low er16KPage 15Upper48KExternalF 0 0 0 0F FFFFF 3 FFFF 4 0 0 0. C5400的存储器结构（续） 程序空间 程序空

9、间的组织主要通 过设置MP/MC、OVLY和 DROM位来实现 片内ROM的安排 自 举 程 序u 律 数 据A 律 数 据正 弦 数 据Reserved中 断 矢 量表F800FC00FD00FE00FF00FF80 C5400的存储器结构（续） 数据存储器 数据空间寻址范围64K字 特殊区间-存储器映射寄存器MMR CPU寄存器、片上外设寄存器 “块”组织形式 C5400的存储器结构（续） DROM位的设置 存储器映射寄存器MMR地址(HEX)名称功 能0IMR中断屏蔽寄存器1IFR中断标志寄存器25保留，用于测试6ST0状态寄存器07ST1状态寄存器18AL累加器A的低位字（150位）9

10、AH累加器A的高位字（3116位）AAG累加器A的保护字（3932位）BBL累加器B的低位字（150位）CBH累加器B的高位字（3116位）DBG累加器B的保护字（3932位）ET临时寄存器FTRN转换寄存器10AR0辅助寄存器0 C5400的存储器结构（续） 存储器映射寄存器MMR(续) 11AR1辅助寄存器112AR2辅助寄存器213AR3辅助寄存器314AR4辅助寄存器415AR5辅助寄存器516AR6辅助寄存器617AR7辅助寄存器718SP堆栈指针19BK循环缓冲大小寄存器1ABRC块重复计数器1BRSA块重复起始地址1CREA块重复终止地址1DPMST处理器模式状态寄存器1EXPC

11、程序计数扩展寄存器1F5F保留地址(HEX)名称功 能 C5400的存储器结构（续） I/O空间 I/O空间寻址范围64K字 两条I/O空间操作指令PORTR、PORTW C5400的存储器结构（续） 中央处理单元（CPU） CPU状态和控制寄存器 算术逻辑单元(ALU) 累加器 桶形移位器 乘加器 比较选择和存储单元 (CSSU) 指数编码器 CPU状态和控制寄存器 状态寄存器ST0ARPTCCOVAOVBDP1513121110980 状态寄存器ST1BRAF CPLXFHM INTM0OVM SXMC16 FRCTCMPT ASM1514131211109876540 CPU状态和控制寄

12、存器(续) 处理器模式状态寄存器PMST IPTRMP/MCOVLYAVISDROM CLKOFFSMULSST1576543210 算术逻辑单元(ALU) 40位长 输入数据扩展 v 数据输入至高/低16位 v 符号扩展位SXM 利用ST1中的C16位可实现多精度算术运算 支持常规32位数运算或双16位算术模式 取决于 利用ST1的OVM位具有溢出处理功能 算术逻辑单元(续)ALU结构框图MUXMUXSign ctrSign ctrYX ALU A BMUXCB15CB0DB15DB0TABCTSDSXMSXMOVMC16COVA/OVBZA/ZBTC4040404040ACCAM UBMA

13、CoutputShifter output(40)ABCTUDMST累加器 A累加器 BCB数据总线算术逻辑单元 ALUDB数据总线MAC单元桶形移位器T 寄存器 累加器 双累加器：A、B 累加器结构 累加器A和B之间唯一区别 累加器相关指令 AG AHAL39-3231-1615-0 BGBHBL39-3231-1615-0 桶形移位器 桶形移位器功能 桶形移位器结构v 数据定标 DB15-DB0 CB15-CB0 MUX 符号控制 桶形移位器 （16 至 31） MSW/LSW 写信号选择 EB15-EB0 SXM T：16 至 31 指令寄存器立即数： 从16 至 15或从 15 至 0

14、 ASM（40）：16 至 15 TC（测试位） CSSU ALU 16 40 40 40 16 16 A B A B D C 图中：A累加器 A B累加器 B C数据总线 CB D数据总线 DB TT 寄存器 桶形移位器(续) 桶形移位器的移位数v 指令操作数中立即数，范围为-16至15 v 用ASM字段的值作为移位数 v 用寄存器T的低6位值作为移位数add A，4，B； 累加器A右移4位后加到累加器Bnorm A； 归一化累加器A add A，ASM，B ；累加器按ASM所指定的位数移位后， 加到累加器B中 乘加器 一个1717位乘法器 + 一个40位加法器 乘法器完成乘法运算 加法器可以完成累加、取整、饱和等操作 累加器A的高位可作为乘数以加速迭代运算 临时寄存器T可作为乘数以方便矢量与标量相乘X MUXY MUXMUXC CB B1 15 5- -C CB B0 0D DB B1 15 5- -D DB B0 0P PB B1 15 5- -P PB B0 0TSign ctrSign ctr XM YM 乘法器FRCTintXA YA 加法器ZeroDetec