dspDSP芯片结构介绍2

1、DSP技术及应用Digital Signal Processor数字信号处理器1第二章 DSP芯片结构介绍第一节 基本性能 第二节 CPU结构第三节 内部总线结构 第四节 存储器结构 第五节 在片外围电路第六节 串行口第七节 与外设的接口 第八节 复位与省电第九节 中断 第十节 自举加载21）多总线结构2）40位算术逻辑单元（ALU）3）1717位并行乘法器4）比较、选择和存储单元（CSSU）5）指数编码器6）两个地址发生器第一节 C54x芯片的基本性能37）数据总线8）总线寻址空间9）三种存储器空间10）单指令循环和块循环11）区分的存储块移动指令12）32位长操作数指令 13）可编程等待状

2、态发生器和 可编程的存储单元转换 414）锁相环（PLL）发生器 15）多通道缓冲串口（McBSP） 16）直接存储器访问（DMA）控制器 17）主机接口（HPI） 18）定时器 19）多种节电模式 20）JTAG接口 21）低电压工作 5第二节 C54x芯片的CPU结构40位算术逻辑运算单元（ALU）2个40位累加器A和B移位-1630位的桶形移位寄存器乘法器/加法器单元比较和选择及存储单元（CSSU）指数编码器CPU状态和控制寄存器包括6C542的结构框图7CPU结构81. 算术逻辑运算单元 ALU如何获取数据 ALU输出送往何方 溢出怎么办 进位位的作用 什么是双16位算术运算 要点91

3、02. 累加器A和B作用 结构与位置 和的异同 加载与存储中的移位 AG保护位39 32AH高阶位31 16AL低阶位15 0要点89DO页存储器113桶形移位器的功能 什么是定标移位处理的作用 归一化的作用 为何要扩展符号位要点124乘法器/加法器 结构 功能 什么是舍入处理 饱和处理的优点数据流向 17X17乘法40位加法检零饱和取整135比较、选择和存储单元 结构 功能 MUXCOMPTRNTCMSW/LSW选择EB15 EB0CSSU桶形移位器16SAB14CMPS A，*AR1 ；如果A（3116）A（150）；则A（3116）-*AR1，；TRN左移1位，0-TRN（0），0-TC

4、 ；否则A（150）-*AR1，TRN左移1位，；1-TRN（0），1-TCIf (M1+D1)(M2+D2)then N1= M1+D1Else N1= M2+D2D1D2M1(尺度1)M2(尺度2)2*J2*J+1N1JN2J+8D1D2156指数编码器结构 功能 EXP指数编码器ABT寄存器要点如何计算指数167CPU状态和控制寄存器 3个状态寄存器 功能 位置各bit的作用要点671DO页存储器17ARP15 13TC12C11OVA10OVB9DP8 0（1）状态寄存器0（ST0） （2）状态寄存器1（ST1） BRAF15CPL14XF13HM12INTM11010OVM9SXM8

5、C167FRCT6CMPT5ASM4 018（3）处理器工作方式状态寄存器（PMST） IPTR15 7MP/MC6OVLY5AVIS4DROM3CLKOFF2SMUL1SST0如何将40位数据饱和处理成32位数 19第三节 内部总线结构不同总线作用与区别 程序总线（PB） 数据总线（CB、DB和EB） 地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB）在片双向总线 2021读/写方式地址总线程序总线数据总线PABCABDABEABPBCBDBEB程序读程序写单数据读双数据读长数据(32位)读（hw）（lw）(hw)（lw）单数据写数据读/数据写双数据读/系数读外设读外设写22为何要设置多内部总线 一

6、个机器周期内可完成的存取操作为何要用两个辅助寄存器算术运算单元 一个周期内如何执行3操作数指令 要点23第四节 C54x芯片的存储器结构一、哈佛结构冯诺依曼结构特点与区别程序/数据存储器CPU24哈佛结构 改善的哈佛结构特点与区别程序存储器CPU数据存储器对存储器空间分配的不同考虑25二、哈佛结构存储空间分配 64K字程序存储空间64K字数据存储空间空间构架DARAMSARAMROM64K字的I/O空间并行性及RAM双寻址片内/片外存储器特点26存储器型式C541C542C543C545C546C548C549ROM28K2K2K48K48K2K16K程序20K2K2K32K32K2K16K程

7、序/数据8K0016K16K00DARAM5K10K10K6K6K8K8KSARAM0000024K24K271存储器空间的划分与交叉 DARAMSARAMROM片内存储器类型空间交叉的条件MP/位OVLY位DROM位使能禁止程序数据片内存储器空间28TMS320C549存储器空间分配图29C548和C549页扩展方法对程序空间扩展 302程序存储器 器件ROMMP/MC=0DARAMOVLY=1SARAMOVLY=1C54128K5K-C5422K10K-C5432K10K-C54548K6K-C54648K6K-C5482K8K24KC54916K8K24K31片内存储器作为程序存储器条件

8、外部存储器作为程序存储器条件 片内ROM分块的目的 32高端2K字的利用 333数据存储器 数据存储器类型RAM（SARAM）RAM（DARAM）片内ROM(软件映像)片内/片外数据存储器的识别34器件程序/数据ROMDROM=1DARAMSARAMC5418K5K-C542-10K-C543-10K-C54516K6K-C54616K6K-C548-8K24KC54916K8K24K35RAM分块目的36DARAM前1K数据存储器的配置 374存储器映像寄存器 位置 作用访问所需周期数 38地址CPU寄存器名称地址CPU寄存器名称0IMR（中断屏蔽寄存器）12AR2（辅助寄存器2）1IFR（

9、中断标志寄存器） 13AR3（辅助寄存器3）25保留（用于测试） 14AR4（辅助寄存器4）6ST0（状态寄存器0）15AR5（辅助寄存器5）7ST1（状态寄存器1）16AR6（辅助寄存器6）8AL（累加器A低字）17AR7（辅助寄存器7）9AH（累加器A高字）18SP（堆栈指针）AAG（累加器A保护位）19BK（循环缓冲长度寄存器）BBL（累加器B低字）1ABRC（块重复计数器）CBH（累加器B高字）1BRSA（块重复起始寄存器）DBG（累加器B保护位）1CREA（块重复结束寄存器）ET（暂存寄存器）1DPMST（处理器工作方式）FTRN（状态转移寄存器）1EXPC（程序计数器扩展）10AR

10、0（辅助寄存器0）11AR1（辅助寄存器1）1E1F保留39地 址名 称说 明20DRR0串行端口0数据接收寄存器21DXR0串行端口0数据发送寄存器22SPC0串行端口0数据控制寄存器23-保留24TIM定时寄存器25PRD定时周期寄存器26TCR定时控制寄存器27-保留28SWWSR软件等待状态寄存器29BSCR块切换控制寄存器2A2F-保留30DRR1串行端口1数据接收寄存器31DXR1串行端口1数据发送寄存器32SPC1串行端口1数据控制寄存器335F-保留40第五节 在片外围电路通用I/O引脚XF定时器时钟发生器主机接口软件可编程等待状态发生器可编程分区开关串行口不同子系列器件差别4

11、1一、通用I/O引脚 XFSSBX XF RSBX XF特点发信号收信号 XC 2，BIO 42二、定时器 功能 结构图工作过程43定时器寄存器（TIM）定时器周期寄存器（PRD）定时器控制器寄存器（TCR）主要部件保留15 12soft11free10PSC9 6TRB5TDDR3 0TSS4TCR中的控制位和状态位44定时中断的周期计算 定时中断周期=CLKOUT（TDDR+1）（PRD+1）定时器输出信号定时器如何节电TOUTTINT 451）TCR中的TSS位置1，关闭定时器。2）加载PRD。3）重新加载TCR定时器初始化的步骤 使TDDR初始化令TSS位为0TRB位置1461）将中断

12、标志寄存器IFR中的TINT位置1，清除尚未处理完的定时器中断。2）将中断屏蔽寄存器IMR中的TINT位置1，开放定时中断。3）将ST1中的INTM位清0，从整体上开放中断。 开放定时中断 （假定INTM=1）47编程举例 STM #0000h，SWWSR ；不插等待周期 ；（软件等待状态寄存器置0）STM #0010h，TCR ；TSS=1（TCR第5位TSS置1）STM #0100h，PRD ；加载定时器周期寄存器（PRD） ；定时中断周期=CLKOUT（TDDR+1）（PRD+1）STM #0C20h，TCR ；定时分频系数TDDR初始化为0 ；TSS=0，启动定时器工作 ；TRB=1，

13、当TIM减到0后重新加载PRD ；Soft=1，Free=1定时器遇到断点后继续运行STM #0008h，IFR ；清除尚未处理完的定时中断STM #0008h，IMR ；开放定时中断RSBX INTM ；开放中断（状态寄存器ST1的INTM位复位）48三、时钟发生器 作用 组成两种参考时钟输入方式内部振荡电路晶体振荡电路49时钟频率 CPU时钟频率CLKOUT晶体振荡频率外部时钟频率CLKIN?内部PLL功能50（1）硬件配置的PLL 引脚状态时钟方式CLKMD1CLKMD2CLKMD3选择方案1选择方案2000工作频率=外时钟3工作频率=外时钟5110工作频率=外时钟2工作频率=外时钟41

14、00工作频率=内时钟3工作频率=内时钟5010工作频率=外时钟1.5工作频率=外时钟4.5001工作频率=外时钟/2工作频率=外时钟/2111工作频率=内振荡器/2工作频率=内振荡器/2101工作频率=外时钟1工作频率=外时钟1011停止方式停止方式51（2）软件可编程PLL 时钟工作方式寄存器(CLKMD)作用PLLMUL15 12PLLDIV2PLLCOUNT11PLLON/OFF10 3PLLNDIV10PLLSTATUS时钟发生器选择位乘数除数计数器通/断位工作状态位52软件编程时钟方式 第一：PLL方式 第二：DIV方式工作时钟 CLKOUT=CLKIN乘系数CLKOUT启动过程锁定

15、复位DIV工作加载延迟定时PLL开始定时53引脚状态CLKMD寄存器复位值时钟方式CLKMD1CLKMD2CLKMD30000000h工频=外时钟/20011000h工频=外时钟/20102000h工频=外时钟/21004000h工频=内振荡器/21106000h工频=外时钟/21117000h工频=内振荡器/21010007h工频=外时钟1011-停止方式复位时设置的时钟方式 54锁定定时器 工作方式 锁定延时时间的设定 PLLCOUNT的数值设定DIV工作方式时钟发生器按DIV方式工作PLL工作方式锁定定时器工作55设计举例 如果要从DIV方式转到PLL3方式，已知CLKIN的频率为13M

16、Hz，PLLCOUNT=41（十进制数），只要在程序中加入如下指令即可：STM #0010 0001 0100 1111 b，CLKMD其中，PLLMUL=0010，PLLDIV=0，PLLNDIV=1，故由表5-10可得乘系数为3；PLLON/OFF=1，表5-10知PLL工作；PLLCOUNT=00101001，十进制计数值为41。56四、复位电路 功能简单的复位电路 有监视功能的复位电路57第六节 串行口 标准同步串行口（SP）缓冲同步串行口（BSP）多路缓冲串口（McBSP）时分多路串行口（TDM） 当缓冲串行口和时分多路串行口工作在标准方式时，它们的功能与标准串行口相同 串行口分类5

17、8一、标准串口SP 591.串行口组成 16位数据接收寄存器（DRR）数据发送寄存器（DXR）接收移位寄存器（RSR）发送移位寄存器（XSR）控制电路60标准串口SP特点 可有多个相互独立的标准同步串口发送和接收是双向缓冲的2个存储器映像寄存器用于传送数据每个口有时钟、帧同步脉冲以及串行移位寄存器可以按8位字节或16位字节转换可以产生自己的可屏蔽收发中断可以工作在任意的时钟频率上标准串行口的最高工作频率是CLKOUT的1/4。61串行口连接方法 数据发送工作过程 数据接收工作过程 62第九节 中断处理 受外部中断口信号触发的外部硬件中断受片内外围电路信号触发的内部硬件中断 程序指令INTRTR

18、APRESET 1中断来源软件驱动硬件驱动一、中断类型 632中断分类 可屏蔽中断非屏蔽中断中断可以用软件屏蔽或开放（SINT15SINT0） C54x总是响应所有软件中，两个外部硬件中断 、64二、中断标志寄存器（IFR）和中断屏蔽寄存器（IMR） 中断标志寄存器：功能、设置、清除中断屏蔽寄存器：功能、设置、开放65三、中断处理过程（1）接受中断请求（2）响应中断 （3）执行中断服务程序四、实现中断的相关问题（1）中断向量地址的计算 66中断向量地址计算举例复位后的初始地址计算（1）取IPTR的值 （2）查表225得中断向量序号（3）将十六进制的中断向量序号左移2位 （4）将（1）与（3）相加 得中断向量地址6768IPTR=