DSP第2章(一).ppt

应用电子技术 DSP原理及应用 DSP的硬件结构，大体上与通用的微处理器相类似，由CPU、存储器、总线、外设、接口、时钟等部分组成，但又有其鲜明的特点。 TMS320C54x主要特性 C54x是一款低功耗、高性能的定点DSP芯片 （1）CPU部分 ? 先进的多总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线)。 ? 40位算术逻辑运算单元(ALU)，包括1个40位桶形移位寄存器和2个独立的40位累加器。 ? 17位并行乘法器，与40位专用加法器相连，用于非流水线式单周期乘法/累加(MAC)运算。 ? 比较、选择、存储单元(CSSU)：用于加法/比较选择。 ? 指数编码器：可以在单个周期内计算40位累加器中数值的指数。 ? 双地址生成器：包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元(ARAU)。 （2）存储器系统 ? 192 K字可寻址存储空间：64 K字程序存储空间、64 K字数据存储空间及64 K字I/O空间，对于C548、C549、C5402、C5410和C5416等可将其程序空间扩展至8M。 ? 片内双寻址 RAM(DARAM)。C54x中的DARAM被分成若干块。在每个机器周期内，CPU可以对同一个DARAM块寻址(访问)2次，即CPU可以在一个机器周期内对同一个DARAM块读出1次和写入1次。DARAM可以映射到程序空间和数据空间。但一般情况下，DARAM总是映射到数据空间，用于存放数据。 ? 片内单寻址RAM(SARAM)。如C548、C5402、C5416等。 （3）片内外设 ? 软件可编程等待状态发生器。 ? 可编程分区转换逻辑电路。 ? 片内锁相环(PLL)和时钟发生器。 ? 可编程串行接口（4种） ? 可编程定时器16位（1~2个） ? 8位或16位主机接口(HPI)。 ? 多种节电模式：软件控制片外总线、CLKOUT、器件电压等。 （4）指令系统 单指令重复和块指令重复操作。 用于程序和数据管理的块存储器传送指令。 32位长操作数指令。 同时读入2或3个操作数的指令。 可以并行存储和并行加载的算术指令。 条件存储指令。 从中断快速返回的指令。 2.3 中央处理单元（CPU） C54X的CPU由运算部件、控制部件和各种寄存器组成。 1 . CPU状态和控制寄存器 C54x DSP有三个状态和控制寄存器： (1) 状态寄存器0(ST0)； (2) 状态寄存器1(ST1)； (3) 处理器工作模式状态寄存器(PMST)。 ST0和ST1中包含各种工作条件和工作方式的状态， PMST中包含存储器的设置状态及其他控制信息。 （1）状态寄存器（ST0） 功能：反映寻址要求和计算中的状态； ST0的结构图： （2）状态寄存器（ST1） 功能：反映寻址要求、计算初始状态、I/O终端控制 2.运算部件(6个) （1）算术逻辑单元（ALU） 功能：① C54X使用40bit的ALU和2个40bit累加器（A、B）完成二进制补码的算术运算： ② ALU可完成布尔运算； ③ 同时完成两个16bit运算（具有两个16位的ALU） 组成：ALU组成框图见下图 ALU组成框图 （2）累加器 功能：存放参加运算的数据或存放运算的结果（ALU或MAC） 组成：三个部分（保护位作用：数据位余量，防止溢出，迭代运算） （3）桶形移位器 功能：能把输入的数据进行0 ～31bit左移和0 ～16bit右移 移位数可以用以下方式定义： 用一个立即数(-16～15)表示。 用状态寄存器ST1的累加器移位方式(ASM)位表示，共5位，移位数为-16～15。 用T寄存器中最低6位的数值(移位数为-16～31)表示。 用途：位提取、数字定标、扩展算术和溢出保护等，如：桶形移位器和指数译码器，可把A/B中的值在一个周期内进行归一化。 桶形移位寄存器的输入可以为：①从DB获得的16位操作数；②从DB和CB获得的32位操作数；③从累加器A或B获得的40位操作数。桶形移位寄存器的输出连到ALU或经过MSW/LSW（最高有效字/最低有效字）写选择单元至EB总线。 （