DSP原理及应用-汇编语言程序设计.ppt

1、1,第7章 汇编语言程序设计,7.1 程序流程控制,2,一、程序存储器地址生成,程序存储器中存放了指令代码、参数表和立即数。 依靠程序地址生成逻辑单元（PAGEN）产生程序地址。 程序地址产生逻辑共包括5个寄存器。 PC/XPC、RC、 BRC、RSA、REA,3,下面对5个寄存器进行说明： 程序计数器（PC）： 16位程序计数器（PC）内中保存某个内部或外部程序存储器的即将要执行的指令的地址。这个地址放入程序地址总线（PAB）。 扩展程序计数器（XPC）： 默认：XPC=0, 若在扩展程序空间寻址，采用23位寻址，高7位加载到XPC。,4,重复计数器（RC）： 存放单指令重复执行次数，实际执

2、行时多1次。 例：RPT #10 ;执行?次 MVPD table，*AR1+ ;执行功能？ 注1：RC不能对外访问。 注2：单指令重复执行期间，不受理中断。,5,块重复计数器（BRC）、块重复起始地址寄存器（RSA）、块重复结束地址寄存器（REA）。 （1）BRC存放一段指令重复执行次数，实际执行时多1次。 （2）块重复起始地址（编译自动计算）执行时存入RSA。 （3）块重复结束地址（程序中指定）执行时存入REA。 （4）块重复执行时，可受理中断。,6,例如： STM #99, BRC RPTB end_block-1 end_block: 执行次数： ？ 从哪里开始：？ 到哪里结束：？,7

3、,二、条件操作程序,C54x的一些指令只有在满足一个或是多个条件后才被执行，如条件分支转移、条件调用和条件返回等指令。 这些指令都用条件来限制分支转移、调用和返回操作。这些条件可用条件算符来表示。,8,表7-1 条件操作中的各种条件,9,表7-2 多条件指令中的条件组合,在条件操作时也可以要求有多个条件，只有所有条件满足时才被认为是满足条件。这种多个条件的组合就构成了指令的多重条件。,10,选用多重条件时应当注意以下几点：, 第1组：分为两类，最多可选择两个条件，组内两类条件 可以与/或构成多重条件，但不能用组内同类条件构成 与/或多重条件。, 组与组之间可用或构成多重条件。,当选择两个条件时

4、，累加器必须是同一个。 例如，可以同时选择AGT和AOV，但不能同时选择AGT和BOV。, 第2组：分为三类，最多可选三个条件，可以在每类中 各选一个条件进行与/或构成多重条件，但不能在同类 选两个以上条件。,例如，可以同时测试TC、C和BIO，但不能同时测试NTC、C和NC。,11,例1、条件操作程序,BC sub，BLEQ ; 条件分支转移 若累加器B0，则转至sub， 否则，往下执行 CC start，AGEQ，AOV ; 条件调用 若累加器A0且溢出， 则调用start，否则往下执行 RC NTC ; 条件返回 若TC = 0，则返回，否则往下执行,12,无条件分支转移：无条件执行分支

5、转移； 条件分支转移：要在满足一个或多个条件时才执行分支转移； 远程分支转移：允许分支转移到扩展存储器。,例2、分支转移举例 STM #88H，AR0 LD #1000H，A zhong： SUB AR0，A BC zhong，AGT，AOV,；将操作数#88H装入AR0 ；将操作数#1000H装入ACC ；将A中的内容减去AR0中的 ；内容结果装入A ；若累加器A0且溢出， ；则转至zhong,否则往下执行,分支转移指令可以改写PC值，使程序改变流向,三、分支转移程序,13,表7-3 无条件分支转移指令,14,表7-4 条件分支转移指令,15,表7-5 远分支转移指令,16,与分支转移一样，

6、通过传送控制到程序存储器的其他位置，子程序调用会中断连续的指令流。但是与分支转移不同的是，这种传送是临时的。 当函数的子程序被调用时，紧跟在调用后的下一条指令的地址保存在堆栈中。这个地址用于返回到调用程序并继续执行调用前的程序。 子程序调用操作分成两种形式：无条件调用和条件调用，两者都可以带延时操作和不带延时操作。,四、子程序调用与返回程序,17,无条件调用是指无条件执行调用。 条件调用和无条件调用操作相同，但是条件调用要在满足一个或多个条件时才执行调用。 远程调用允许对扩展存储器的子程序或函数进行调用。,18,表7-6 无条件调用与返回指令,19,表7-7 条件调用与返回指令,20,表7-8

7、 远调用和远返回指令,21,例3、子程序调用举例,STM #123H，AR0 LD #456H，AR1 CALL new LD AR1，16，A new：MPY AR0，AR1，A RET,；将操作数#123H装入AR0 ；将操作数#456H装入AR1 ；调子程序new ；将AR1的内容左移16位后装入A ；AR0与AR1的内容相乘,结果放入A中 ；子程序返回,22,五、重复操作程序,C54x的重复操作是使CPU重复执行一条指令或一段指令。可以分为单指令重复和块程序重复。,实现重复操作的指令： RPT 重复下条指令； RPTZ 累加器清0，并重复下条指令； RPTB 块重复指令。,使用RPT、

8、RPTZ能重复下一条指令；而RPTB用于重复代码块若干次。利用重复指令可实现比BANZ指令更快的循环程序。,23,利用RPT和RPTZ可重复执行紧随其后的一条指令。重复次数由该指令的操作数决定，并且等于操作数加1。 若要重复执行N+1次，则重复指令中应规定重复次数为N。该数值保存在16位重复计数器RC中，可通过RPT或RPTZ指令加载。一条指令的最大重复次数为65536。 由于要重复的指令只需要取指一次，对于多周期指令，采用重复操作后，可使多周期指令变成单周期指令，提高运行速度。,1. 单指令重复操作,24,例4、对数组进行初始化，使x8=0,0,0,0,0,0,0,0。,.bss x, 8

9、STM #x, AR1 LD #0, A RPT #7 STL A,*AR1+,.bss x, 8 STM #x, AR1,RPTZ A, #7 STL A, *AR1+,注意：, 对x8中的8个元素置0，重复次数为7，即执行1次STL A，AR1+指令后，再重复执行7次；, RPTZ指令设定重复次数后，再对累加器清零。,25,2. 块程序重复操作,对于整个程序块需要重复操作时，可采用程序块重复操作。,用于块程序重复操作指令为RPTB和RPTBD。程序块的长度由块程序重复指令RPTB的操作数来确定，而重复次数由块重复计数器BRC来决定。,通常RPTB的操作数为程序块的结束地址，而重复次数可用S

10、TM指令对BRC进行设定。,26,块重复操作的特点：, 程序块的起始地址RSA是RPTB指令的下一行； 块结束地址REA由RPTB指令的操作数规定； 对程序块进行重复操作时，不论程序块多长，重复次数多大，所用的机器周期为0； 与单指令重复操作不同，块重复操作可以响应中断。,块程序重复指令的特点是对任意长程序段的循环开销为0。循环由ST1状态寄存器的块重复标志位(BRAF)和紧跟在ST1状态寄存器后面的存储器映像寄存器控制。,27,循环过程：, 将块重复标志位BRAF置1，激活块程序重复循环； 将一个取值在065535范围里的循环次数N加载到BRC； 块重复指令把块重复的起始地址放在块重复开始地

11、址寄存器 RSA中； 块重复指令把块重复的末地址放在块重复结束地址寄存器 REA中。,28,例5、对数组x8中的每一元素加1。,.bss x, 8 begin: LD #1,16,B STM #7,BRC STM #x,AR4 RPTB next-1 ADD *AR4,16,B,A STH A,*AR4+ next: LD #0,B ,;设置数组空间 ;立即数1送入BH ;设置重复次数,BRC=7，循环8次 ;数组首地址x送入AR4 ;设置循环结束地址 ;数组数据左移16位与BH相加 ;存入数组结果，并修改地址 ;B清0, 块结束地址REA通常取程序块最后一条指令的下一条指令地址-1； 重复次

12、数为7次 RPTB指令可以响应中断。,注意：,29,六、中断系统,中断系统是DSP应用系统实现实时操作和多任务多进程操作的关键部分。 C54x的中断系统根据芯片型号的不同，提供了2430个硬件及软件中断源，分为1117个中断优先级，可实现多层任务嵌套。 本节从应用的角度介绍C54x中断系统的基本概念和工作过程。,30,（一）中断系统概述,中断可以由硬件触发或者软件触发，中断信号使TMS320C54x系列的DSP暂停正在执行的程序，并进入中断服务程序(ISP)。,1. 中断分类,可屏蔽中断 不可屏蔽中断,软件中断 硬件中断,31,2. 处理中断的步骤,TMS320C54x DSP处理中断分以下3

13、个步骤： (1) 接收中断请求 通过软件（程序代码）或硬件（引脚或片内外设）请求挂起主程序。如果中断源正在请求一个可屏蔽中断，则当中断被接收到时中断标志寄存器（IFR）的相应位被置1。 (2) 应答中断 TMS320C54x DSP必须应答中断请求。如果中断是可屏蔽的，则依定义条件的满足与否决定 DSP如何应答中断。如果是非屏蔽硬件中断和软件中断，中断应答是立即的。 (3) 执行中断服务程序 一旦中断被应答，执行中断向量地址所指向的分支转移指令，并执行中断服务程序。,32,（二）中断寄存器,1. 中断标志寄存器IFR,中断标志寄存器IFR是一个存储器映像寄存器,当一个中断出现时,IFR中的相应

14、的中断标志位置1,直到CPU识别该中断为止。,C54x中断系统设置两个中断寄存器：中断标志寄存器IFR和中断屏蔽寄存器IMR。,图1 中断标志寄存器IFR,33,中断标志寄存器IFR各位的功能,34,中断屏蔽寄存器是一个存储器映像寄存器，主要用于控制中断源的屏蔽和开放。,当状态寄存器ST1中的INTM位为0时，全局中断允许。IMR中的某位置1时，开放相应的中断。由于RS和NMI都不包含在IMR中，因此IMR对这两个中断不能进行屏蔽。,图2 中断屏蔽寄存器IMR,35,中断屏蔽寄存器IMR各位的功能,36,中断控制主要是屏蔽某些中断，避免其他中断对当前运行程序的干扰，以及防止同级中断之间的响应竞

15、争。,1. 接收中断请求,一个中断可由硬件器件或软件指令提出请求。当产生一个中断时，IFR寄存器中相应的中断标志位被置1。不管中断是否被处理器应答，该标志位都会置1。当相应的中断响应后，该标志位自动被清除。,（三）中断控制,37,外部硬件中断由外部中断口的信号发出请求，而内部硬件中断由片内外设的信号发出中断请求。,(1) 硬件中断请求,C5402硬件中断的请求信号：,外部中断： INT3 INT0引脚；,非屏蔽中断：RS和NMI引脚；,片内中断：BRINT0、BXINT0、BRINT1和BXINT1(串口中断) TINT0、TINT1(定时器中断)； DMAC4、DMAC5（DMA中断）； H

16、PINT(HPI中断)。,38,软件中断是由程序指令产生的中断请求，主要有3条指令：,(2) 软件中断请求,INTR指令：允许执行任何的可屏蔽中断，包括用户定义的中断 (从SINT0到SINT30)；,TRAP指令：与INTR指令相同，但不影响状态寄存器ST1的中断 方式(INTM)位；,RESET指令：可在程序的任何时候产生，使处理器返回一个预 定状态。,39,对于软件中断和非屏蔽中断，CPU将立即响应，进入相应中断服务程序。 对于硬件可屏蔽中断，满足以下3种条件CPU才能响应中断。,2. 中断响应, 当前中断优先级最高。 INTM位清0。 IMR屏蔽位为1。,满足上述条件后，CPU响应中断

17、，终止当前正进行的操作，指令计数器PC自动转向相应的中断向量地址，取出中断服务程序地址，并发出硬件中断响应信号IACK，而清除相应的中断标志位。,40,CPU响应中断后，将进行以下操作：,3. 中断服务程序, 保护现场，将程序计数器PC值压入堆栈； 将中断向量的地址加载到PC； 从中断向量所指定的地址开始取指； 执行分支转移，进入中断服务程序； 执行中断服务程序直到出现返回指令； 从堆栈中弹出返回地址，加载到PC中； 继续执行主程序。,41,4. 保存中断上下文,当执行中断服务程序时，有些寄存器必须保存在堆栈中。当程序从ISR返回时，用户软件代码必须恢复这些寄存器的上下文。 使用堆栈操作指令可

18、以将这些寄存器传送到堆栈中，或者从堆栈中取出。 PSHM指令：将MMR寄存器中的内容传送到堆栈中； POPM指令：从堆栈中读出的数据传送到MMR寄存器中； PSHD指令：将数据存储器中的数据传送到堆栈； POPD指令：从堆栈中读出的数据传送到数据存储器中。,当保存和恢复上下文时，应考虑如下几点： 当使用堆栈保存上下文时，必须按相反的方向执行恢复； 当恢复ST1寄存器的BRAF位之前，应该恢复BRC位。如果没有按照这个顺序，BRC=0，则BRAF位将被清除。,42,5.中断操作流程,(1)可屏蔽中断操作过程： 设置IFR寄存器的相应标志位； 测试中断响应条件； 当中断响应后，清除相应的标志位，屏

19、蔽其他可屏蔽中断；PC值保存到堆栈中； 分支转移执行中断服务程序； 中断返回，将返回地址从堆栈中弹出给PC； CPU继续执行主程序。,43,(2)非屏蔽中断操作过程： CPU立刻响应该中断，产生中断响应信号； 如果中断是由RS、NMI或INTR指令请求的，则INTM位被置1； 若INTR指令已经请求了一个可屏蔽中断，则相应的标志位 被清零；PC值保存到堆栈中； 分支转移执行中断服务程序； 中断返回，将返回地址从堆栈中弹出给PC； CPU继续执行主程序。,44,中断操作流程图：,45,C系统的堆栈可以完成的主要功能如下： * 分配局部变量； * 传递函数参数； * 保存所调用函数的返回地址； *

20、 保存临时结果。,七、系统堆栈的使用,运行堆栈的增长方向是从高地址到低地址, 即入栈则地址减少，出栈则地址增加。堆栈的管理者是堆栈指针SP。堆栈的容量由链接器(Linker)设定。 如：在链接命令文件(.cmd文件)中加入选项 -stack 0 x1000 则堆栈的容量被设为1000H个字。,46,例如： K_STACK_SIZE .set 100 ;堆栈大小，共100个 单元 STACK .usect “stack”,K_STACK_SIZE ;自定义未初始化段stack SYSTEM_STACK .set STACK+K_STACK_SIZE ;堆栈栈底 STM #SYSTEM_STACK

21、,SP ;初始化SP指针 ;在链接命令文件中指定未初始化的段： stack :DRAM PAGE 1,47,中断系统,48,一、中断的基本知识,中断类型,中断标志寄存器(IFR)和中断屏蔽寄存器(IMR),49,二、CPU如何执行中断?,对硬件中断的处理,INTM,IMR,对软件中断的处理(三条指令),IFR,INTR K(INTM=1),TRAP K(对INTM不作要求),RESET (INTM=1),50,三、重新映射中断向量地址(三个问题),表7-9中中断号与地址的关系?,中断向量地址如何求得?,为什么硬件复位后中断向量表的起始地址是FF80?,51,FIR滤波器设计,52,一、认识FI

22、R滤波器,53,算法实现： A=0（A先清零）; A=A+h(0) x(n); A=A+h(1) x(n-1); A=A+h(N-1) x(n-N+1); y(n)=A;,目的：求y（n）,初步思想：,54,延迟（z-1）的实现（两种方法）,二、FIR滤波器的滤波实现,输入信号 x（n）的实现,滤波器系数 h（n）的实现,线性缓冲区法,循环缓冲区法,55,（一） 线性缓冲区法,缓冲区:,顶部为低地址单元，存放最新样本；,缓冲区顶部,最新样本,底部为高地址单元，存放最老样本；,缓冲区底部,最老样本,指针ARx指向缓冲区底部。,ARx,1、方法,56,2、算法,取数、移位和运算:, 以ARx为指针

23、，按x(n-7)x(n)的顺序取数，每取一次数后，数据向下移一位，并完成一次乘法累加运算；, 当经过8次取数、移位和运算后，得y(n)；, 求得y(n)后，输入新样本x(n+1)，存入缓冲区顶部单元；, 修改指针ARx，指向缓冲区的底部。,57,3、求y(n)的过程,ARx,x(n-7),ARx,x(n-6),y(n)=y7=b7x(n-7)+0,x(n-6),ARx,x(n-5),y(n)=y6=b6x(n-6)+y7,x(n-5),ARx,x(n-4),y(n)=y5=b5x(n-5)+y6,x(n-4),ARx,x(n-3),y(n)=y4=b4x(n-4)+y5,x(n-3),ARx,

24、x(n-2),y(n)=y3=b3x(n-3)+y4,x(n-2),ARx,x(n-1),y(n)=y2=b2x(n-2)+y3,x(n-1),ARx,x(n),y(n)=y1=b1x(n-1)+y2,x(n),y(n)=b0 x(n)+y1,PORTR,x(n+1),ARx,结果：, y(n),58,4、求y(n+1)的过程,结果：, y(n),取数顺序：,x(n-6)x(n+1),x(n-5),x(n-4),x(n-3),x(n-2),x(n-1),x(n),x(n+1),最新样本：,x(n+2),x(n+2), y(n+1), y(n+2), y(n+3), y(n+4), y(n+5)

25、, y(n+6), y(n+7),ARx,线性缓冲区法的特点： （1）新老数据在存储器的位置直接明了。 （2）输入数据在DARAM中,59,以上过程，可以用N=6的线性缓冲区示意图来说明，如下图所示:,60,MACD 可以很方便地实现线性缓冲区法FIR滤波。 MACP 指令则没有延迟运算，可用DELAY指令。 Xmem、Ymem要求双间接寻址；,5、运算指令：,61,指令：MACD 格式：MACD Smem, pmad, src 执行：src = src + Smem * pmad, T = Smem, (Smem + 1) = Smem 存储器要求： Smem作输入数据x(n) ，在数据存储

26、器中；由于延迟操作在一个时钟周期内读一次、写一次，还要求为DARAM. pmad作FIR滤波系数h(n),放在程序存储器中，绝对寻址。 这条指令都可以重复执行，成为单周期指令。,62,指令：MACP 只是没有延迟运算，其它同MACD，可用DELAY补充。 DELAY Smem ; (Smem + 1) = Smem 指令： MAC 格式： MAC Xmem, Ymem, src , dst 执行： dst = src + Xmem * Ymem, T = Xmem 存储器要求： Xmem、Ymem：双间接寻址； 一个作输入数据x(n) ， 另一个作FIR滤波系数h(n)。,63,缓冲区：,顶层

27、为低地址单元，存放最新样本；,x(n),底层为高地址单元，存放最老样本；,x(n-7),x(n-1),x(n-2),x(n-3),x(n-4),x(n-5),x(n-6),ARx指向最新样本单元。,ARx,算 法：,计算过程：, 以ARx为指针，按顺序取数，并修改指针；,x(n),ARx,x(n-1),ARx,x(n-2),ARx,x(n-3),ARx,x(n-4),ARx,x(n-5),ARx,x(n-6),ARx,x(n-7),ARx, 每取1次数后，完成1次乘法累加计算；,y(n)=y0=b0 x(n)+0,y(n)=y1=b1x(n-1)+y0,y(n)=y2=b2x(n-2)+y1,

28、y(n)=y3=b3x(n-3)+y2,y(n)=y4=b4x(n-4)+y3,y(n)=y5=b5x(n-5)+y4,y(n)=y6=b5x(n-6)+y5,y(n)=y7=b5x(n-7)+y6,二、循环缓冲区法,64,算 法：,计算过程：, 每取1次数后，完成1次乘法累加计算；, 求得y(n)后，输入新样本替代最老样本；,x(n+1）,x(n+1), 修改指针ARx，指向最新样本单元。,ARx, 求y(n):,取数顺序：x(n)x(n-7),最新样本：x(n+1),ARx：指向x(n+1)单元, 求y(n+1):,取数顺序：x(n+1)x(n-6),最新样本：x(n+2),ARx：指向x

29、(n+2)单元, 求y(n+2):,取数顺序：x(n+2)x(n-5),最新样本：x(n+3),ARx：指向x(n+3)单元,循环缓冲区法的特点： （1）采用循环寻址，新老数据不需要移动位置，但在存储器的位置不明了。 （2）输入数据不要求一定在DARAM中。,65,以上过程，可以用循环缓冲区示意图来说明，如下图所示:,66,实验程序：（实验七） （1）汇编初始化代码（asm_init.asm ）： .mmregs .global_asm_init,K_FIR_BFFR,d_data_buffer, COFF_FIR_START .data ;滤波器系数存储在程序存储器里 COFF_FIR_ST

30、ART: .includecoffLPF.inc K_FIR_BFFR .set 53 K_data_buffer_size .set 53;定义滤波器,三、FIR滤波器的DSP实现,67,.bss d_data_buffer, K_data_buffer_size .asgAR1, FIR_DATA_P .text asm_init: PSHMAR1 STM#d_data_buffer, FIR_DATA_P RPTZ A, #K_data_buffer_size-1 STLA, *FIR_DATA_P+ POPMAR1 RET .end,68,;FIR滤波子程序 .mmregs .glob

31、al_FIR,_input_mix,K_FIR_BFFR,d_data_buffer; .globalCOFF_FIR_START .asgAR2,input_mix_P .asgAR3,FIR_DATA_P,69,.text _FIR: ;保护子程序用到的辅助寄存器 FRAME-1 ; 开辟局部帧，保护主函数传递来局部变量 PSHM AR2 PSHM AR3 PSHM ST1 ;ST1含有SXM、FRCT、OVM等控制位。 fir_loop: STM#_input_mix, input_mix_P LD*input_mix_P, A;当前采样值载入到A中 CALLfir ;滤波结果也返回至A

32、中,70,SFTA A,-16;仅输出高16位，FIR函数返回值必须存放在 A的低16位 ;恢复辅助寄存器和原来的运算状态。 POPM ST1 POPM AR3 POPM AR2 FRAME1 RET,71,fir: SSBX OVM;本子程序工作在Q15运算状态。 SSBX SXM SSBX FRCT ;当前采样值已载入到A中，更新滤波器输入缓冲区当前采样值 STM #d_data_buffer,FIR_DATA_P STL A,*FIR_DATA_P;更新滤波器输入缓冲区当前采样值,72,fir_task: XOR A ;A清0 STM #(d_data_buffer+K_FIR_BFFR

33、-1),FIR_DATA_P RPTZ A, #K_FIR_BFFR-1 MACD *FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,A ;MACD寻址要求滤波系数在程序存储器 fir_task_end RET .end,73,FFT运算的DSP实现,74,1、DFT变换对,一、按时间抽取(DIT)的基2 FFT算法,75,2、基2-复数FFT算法原理,其中：,76,3、蝶形运算,运算结构如下：,-1,77,以8点为例:,78,依此类推作N/4点DFT:,-1,W,N,0,X1(0),X1(2),79,80,也即：,可见，第一级蝶形运算没有乘法。,81,最后得到的蝶形图为：,82,（1）

34、第一级，加权系数只有1个 ，没有乘法。 （2）第二级，系数为2个， ，也可以不用乘法计算。 （3）在最后一级(L级），系数为N/2个，,基本规律：每往前一级，系数个数减半系数指数乘2。,4、系数 的规律,83,二、DIT的FFT算法的特点,1、原位运算,输入数据、中间运算结果和最后输出均用同一存储器。,-1,84,在8点蝶形图中可以看出，输出X(k)按正常顺序排列在存储单元，而输入是按顺序: 这种顺序称作倒位序,即下标写成二进制数再按比特位倒过来。 造成这种排列的原因是序列按下标是否奇偶数抽取而引起的，如下图所示。,2、倒位序规律,85,86,3、倒位序实现 在DSP指令，用倒位序寻址实现。,

35、（1）将AR0置N/2;,（2）输入序列的基地址存入ARx;,（3）读ARx指向的单元，然后倒位序寻址ARx+0B， （ 寻址后，ARx+ AR0然后反向进位）。,注：由于x(n)为复数，占用2个存储单元，实现时，将AR0置N;,87,STM #K_FFT_SIZE-1,BRC RPTBD bit_rev_end-1;带延迟的块重复指令， 先执行下面的1条2字指令(STM .) STM #K_FFT_SIZE,AR0 MVDD *ORIGINAL_INPUT+,*REORDERED_DATA+;复制实部 MVDD *ORIGINAL_INPUT-,*REORDERED_DATA+;复制虚部 M

36、AR *ORIGINAL_INPUT+0B;倒位序修改指针,88,三、 FFT应用扩展,1、求IDFT,方法一：根据两者区别 （1）把DFT中的每一个系数 改为 ， （2）再乘以常数 1/N 。,89,方法二：完全不需要改动FFT程序,分三步： 将X(k)取共轭（虚部乘以-1） 对 直接作FFT 对FFT的结果取共轭并乘以1/N，得x(n)。,90,2、求实数序列的FFT 以上讨论的FFT算法都是复数运算,包括序列x(n)也认为是复数，但实际存在的信号是实数序列。 如果把实信号可看成虚部为零的复信号(x(n)+j0), 再用FFT求其离散傅里叶变换。这种作法也可以，但很不经济，因为把实序列变成

37、复序列，存储器要增加一倍，且计算机运行时，即使虚部为零，也要进行涉及虚部的运算，浪费了运算量。,91,基二实数FFT运算的算法（四步）：,第一步：输入数据的组合和位倒序,2N点实序列,倒位序,组合,N点复序列,92,第二步：N点复数FFT,N点复序列,N点复数FFT,N点,蝶型运算,93,第三步：分离复数FFT的输出为奇部分和偶部分,根据共轭对称性得：,94,第四步：产生2N点的复数FFT输出序列,由于：,所以：,95,四、 RFFT的实现,主程序为rfft.asm，子程序有7个 （1）fft_size.inc：定义复数FFT的点数K_FFT_SIZE和FFT运算级数K_LOGN （2）ini

38、trfft.asm：RFFT程序的初始化程序，定义了有关变量和常数。 （3）bit_rev.asm：倒位序子程序。 （4）fft.asm：N点复数FFT算法子程序。 （5）unpack.asm：N点复数FFT算法输出还原成2N点实数FFT算法输出。 （6）power.asm：求2N点实数FFT算法输出的功率谱。 （7）vectors.asm：中断向量表。,96,数据传送及基本运算,97,一、数据块传送,1、指令,数据存储器数据存储器：,数据存储器MMR：,MVDK Smem，dmad MVKD dmad，Smem MVDD Xmem，Ymem,MVDM dmad，MMR MVMD MMR，dm

39、ad MVMM mmr,mmr,98,MVPD Pmad，Smem MVDP Smem，Pmad READA Smem WRITA Smem,程序存储器数据存储器：,99,2、例题,a20=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,x20=1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,y20=?,三个数据存储器中的数组:,两个空间:,程序存储器空间:PROM(2000H2013H),数据存储器空间:DATA(0200H0213H),要求:,x20 y 20,a20 PROM,PROM DATA,初始化数

40、组,已知:,100,.mmregs .def _c_int00 .data TBL: .word 0.19 .word 11 PROM .usect “PROM”,20 .bss a,20 .bss x,20 .bss y,20 DATA .usect “DATA”,20 .text _c_int00 b start nop nop,101,Start: STM #a,AR1 RPT #39 MVPD TBL,*AR1+,STM #x,AR2 STM #y,AR3 RPT #19 MVDD *AR2+,*AR3+,; 将数据存储器中的数组x20复制到数组y20,;初始化数组,102,STM #

41、a,AR1 LD #PROM,A STM #19,AR3 LOOPP:WRITA *AR1+ ADD #1,A,A BANZ LOOPP,*AR3-,;将数据存储器中的a20写入到程序存储器PROM,LD #PROM-1,A STM #DATA,AR1 ST #19,BRC RPTB LOOP2 ADD #1,A,A LOOP2: READA *AR1+,; 读程序存储器PROM中20个数据存入数据存储器DATA,103,二、算术运算(加、减、乘),1定点DSP中数据表示方法 注意：定点DSP芯片的数值表示是基于2的补码表示形式。 数的定标有：Q表示法和S表示法。 Q表示法：16位的数据中，有

42、一个符号位、Q个小数位和15-Q个整数位来表示一个数。,104,表7-10 Q表示、S表示及数值范围,105,DSP定点运算中Q15小数的表示,浮点数（x）与定点数（xq）的转换：,106,216位定点加法和16位定点减法 C54x中提供了多条加法指令： ADD、ADDC、ADDM和ADDS。其中，ADDS用于无符号数的加法运算，ADDC用于带进位的加法运算而ADDM专用于立即数的加法。 C54x中提供了多条减法指令： SUB、SUBB、SUBC和SUBS。其中，SUBS用于无符号数的减法运算，SUBB用于带进位的减法运算，而SUBC为条件减法指令。,107,316位定点整数乘法 C54x中提

43、供了大量的乘法运算指令，其结果都是32位，放在累加器A或B中。 乘数在C54x的乘法指令中很灵活，可以是T寄存器、立即数、存储单元和累加器A或B的高16位。 在C54x中，一般对数据的处理都当做有符号数，如果是无符号数相乘，使用MPYU指令。,108,4Q15定点小数乘法运算 两个16位整数相乘，乘积总是“向左增长”，这就意味着多次相乘后乘积将会很快超出定点器件的数据范围。而且要将32位乘积保存到数据存储器，就要耗费两个机器周期以及两个字的程序和RAM单元。 两个Q15的小数相乘，乘积总是“向右增长”，这就意味着超出定点器件数据范围的将是不太感兴趣的部分。,109,5混合表示法 有些情况下，运

44、算过程中为了既满足数值的动态范围又保证一定的精度，必须采用Q0与Q15之间的表示方法。 加、减运算时，如果两个操作数的定标不一样，在运算前要进行小数点的调整，为保证运算精度，需要使Q值小的数调整为与另一个数的Q值一样大。,110,例题,X1=20,y1=54,x2=0.5,y2=-0.5837,求:,z3=x1*y1,z4=x2*y2,z1=x1+y1,z2=x1-y1,已知:,111,分析：,.titlesuanshu.asm .mmregs .def start,_c_int00 .bss x1,1 .bss x2,1 .bss y1,1 .bss y2,1 .bss z1,1 .bss

45、z2,1 .bss z3_h,1 .bss z3_l,1 .bss z4,1,112,v1.set 014H;20-x1 v2 .set 036H;54 -y1 v3.set 04000H ; 0.5(fraction)-x2 v4.set 00b548H ; -0.5837(fraction)-y2 _c_int00 b start nop nop start: LD #x1 , DP ST #v1 , x1 ST #v2 , y1,113,LDx1 , A ; load x1 - A ADDy1 , A ; A + y1 - A STL A , z1 ; save A(low 16 bit

46、s) -z1 NOP,LDx1 , A SUB y1 , A STLA,z2 NOP,加法：,减法：,114,RSBX FRCT ; 准备整数乘法 LD x1 , T ; x1 - T MPY y1 ,A ; x1*y1 - A (result is 32 bit) STH A , z3_h ; 乘法结果高16位在 z3_h单元中 STLA , z3_l ; 乘法结果低16位在z3_l单元中 NOP,ST #v3 , x2 ST #v4 , y2 SSBX FRCT ; 准备小数乘法 LD x2 , 16 ,A ; load x2 into A (high 16 bits) MPYA y2 ;

47、 x2*y2 - B, and y2 - T STHB , z4 ; 结果在 z4 单元中,小数乘法：,整数乘法：,115,例题,a1=0.1, a2=0.2, a3=-0.3, a4=0.4,求:,已知:,x1=0.8, x2=0.6, x3=-0.4, x4=-0.2,116,分析：,.mmregs .def start,_c_int00 .bss x,4 .bss a,4 .bss y,1 .data table: .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word -3*32768/10 .word 4*32768/10 .word 8*32768/10 .

48、word 6*32768/10 .word -4*32768/10 .word -2*32768/10,117,.text _c_int00 b start nop nop start: SSBX FRCT STM#0,SWWSR STM #x,AR1 RPT#7 MVPD table,*AR1+ STM #x,AR2 STM #a,AR3 STM#y,AR4 RPTZ A,#3 MAC *AR2+,*AR3+,A STH A,*AR4 done: B done .end,118,在C54x中也没有提供专门的除法指令。 两种方法来完成除法： 一种是用乘法来代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。这种方法对于除以常数特别适用。 另一种方法是使用条件减法SUBC指令，加上重复指令RPT #15，重复16次减法完成无符号数除法运算。,三、算术运算(除),119,1. 16位无符号整数除法,被除数载入到累加器，除数存储到Smem， SUBC重复执行16次，完成两个16位无符 号整数除法运算。累加器高16位为余数， 低16位为商。,语法：SUBC Smem, src 功能： Else,120,2. 1