dsp原理及应用第2章(精)

1、第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2 DSP点理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP内部资源介绍 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2 DSP点理及应用 2.1 TMS320LF240 x 的 CPU 功能模块 TMS320LF240X 的 CPU 功能模块包括：输入定标移 位器、乘法器、中央算术逻辑单元、辅助寄存器算术单 元（ARAU）、状态寄存器（STO、ST1）等。 此京爼工丈$从岸$ et DSP点理及应用 1 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 C24XCPU的数据地址总线结构由6条总线构成: PAB程序地址总线。在对程序存储器进行读或写

2、操作时，该总 线用于提供地址。 DRAB数据读地址总线。在对数据存储器进行读操作时，该总 线用于提供地址。 DWAB数据写地址总线。在对数据存储器进行写操作时，该总 线用于提供地址。 PRDR-程序读总线。该总线上的内容为程序空间内的值，根据 操作可以为指令码.立即数或査表的值。 DRDB数据读总线。该总线上的内容为数据空间到中央算数逻 辑单元或者辅助寄存器算术单元的值。 DWEB数据写总线。该总线上的内容为对程序存储器或数据存 储器器内写的值。 6 DSP原理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2.1.1输入定标移位器 将来自程序/数据存储器的 16 位数据调整为 32 位

3、数据送 到中央算术逻辑单元(CALU)o 输入移位器作为程序/数据空间至 CALU 间数据通路一部 分，不会占用时钟的开销。 MUX / 16 T5- D 32位術人 移位寄1?器 1 输入移位器可以将输入值左移 016 位，移位的次数 可以由下面 2 种来源获得。 指令字中的常数 ADD #()()()1H, 6 Data read busDRDB) DSP廉理及应用 第2章Program read bu 7 DSP原理及应用 临时寄存器( (TREG)的低 4 位 ADDT 01H8 DSP廉理及应用 此隼理工大$球修诊 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240第2章TMS320LF

4、240X系列DSP枇述 输入移位器也可以进行符号扩展。ST1 的第 10 位 （SXM）为符号扩展模式位。 SXM=0 时，输入移位器对输入值左移后，低端填 0,最 高位MSB 填 0 SXM=1 时，输入移位器对输入值左移后，低端填 0,最 高位MSB 进行符号扩展. 16X16硬件10 DSP虑理及应用 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2.13中央算术逻辑单元（CALU） 乘法器单元包括： 用来保存一个乘数的 16 位暂时寄存器（TREG） 乘法器（为 16 位 X 16 位的硬件乘法器） A32 位乘积寄存器（PREG 内放乘法运算后的乘积） 乘积移位器（

5、对乘积结果釆用四种乘积移位方式，移 位方式根据 PM 的状态指定） 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP擲述 CALU 实现大部分的算术和逻辑运算功能。大多数只需1个机器周期。 可进行布尔运算，使高速控制器所要求的位操作很容易。 对于大动态范围.可支持浮点操作。 对大多数指令，状态寄存器ST1的第10位符号扩展位（SXM）决定 在计算时是否使用符号扩展： 口若SXM=0,符号扩展无效； 口若SXM = 1,符号扩展有效。 累加器（ACC） 一旦 CALU 中的运算完成，其结果就被送到累加器 ACC 中，并在累加器中执行单个移位

6、或循环移位。 累加器的高位字和低位字的任意一个可以被送至输出 定标移位器。11 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 会坠 g第2章TMS320LF240X系列DSPt述 岭关累加器的状态位和转移指令。 进位标志位 C (状态寄存器 ST1 的第 9 位) 加至累加器 c=o,无进位 C=1,有进位 从累加器减 c=0,无借位 c=l,有借位 A 在左移或循环左移的过程中，累加器的最高有效位 (MSB)被送至 C；在右移或循环右移的过程中，累 加器的最低有效位(LSB)被送至 C； 溢出方式标志位 OVM (STO 的第 11 位) 决定累加器如何反映算术运算的溢出。

7、 OVM = 1,且运算溢出，ACC 为下列两个特定值: 若负溢出，ACC 中填最大负数:8000 OOOOh OVM=0, ACC 中的结果正常溢出。 DSP原理及庄用 DSP廉理及应 第2章若正溢ACC中填16 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 溢出标志位 OV （STO 的第 12 位） 未检测到累加器溢出时，ov=0且未被锁存，检测到累加器溢出 时，OV被置1且被锁存。 测试/控制标志位 TC （ST1 的第 11 位） 根据被测位的值，TC位被置1或清0。BIT 01H, 15 与累加器有关的转移指令大都取决于 C、OVx TC 的 状态和累加器的值.

8、输出定标移位器根据指令中指定的位数，将累加器 输出的内容左移 0 7 位，然后将移位器的高位字或低位字 存到数据存储器中（SACH 或 SACL 指令），而累加器的 内容保持不变。 SACH 10H, 1 15 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 输出定标移位器 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2丄4辅助寄存器算术单元（ARAU） ARAU 的主要功能：在 CALU 操作的同时，执行 8 个 辅助寄存器 AR7-AR0 中的算术运算。 辅助寄存器算术单元完成以下运算: 将辅助寄存器的内容增 1、减 1 使辅助寄存器的内容增、减一常数（ADRK、 SBR

9、K 指令） 把 ARO 的内容与当 WAR 的内容进行比较（CMPR 指 令），并把结果经数据写总线放入 ST1 的 TC 位 X 个辅助寄存器提供了强大而灵活的间接寻址能力。 利用辅助寄存器中的 16 位地址可访问 64K 字的数据空间任 一单元。 当前时刻由哪个辅助寄存器进行间接寻址取决于状 态寄存器 STO 中的辅助寄存器指针（ARP） DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 20 除可用于数据存储器的地址外，还有其他用途: 0 利用辅助寄存器进行条件转移（CMPR）； 0 将辅助寄存器作为暂存单元（LARSAR）；

10、0 将辅助寄存器作为软件计数器，根据需要将其增 加 1 或减1。 两个寄存器的内容可被读出并保存到数据存储器， 也可以从数据存储器读出加载到 STO 和 ST1。它们的作用 就是在子程序调用或进入中断时对 CPU 各种状态进行保 存。 LST：加载状态寄存器指令 SST：保存状态寄存器指令 ASETC 和 CLRC：置位和清零指令。 此京理工丈$从补$熬馆4诊航19 DSP康理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 此京理工女2.1.5状态寄存器ST（）（）和 22 DSP廉理及应用 ST0各位的含义： ARP （位15-13）:辅助寄存器指针，间接寻址.选择当前的辅助寄存器AR

11、。 AR被装载时，原ARP的值被复制到ARB中。 AOV （位12）:溢出标志位。 AOVM （位11）:溢出方式标志位。 1NTM （位9）：中断总开关位。 誰=1,所有可屏蔽中断被禁止； 證=0，所有可屏蔽中断有效。 DP （位8-0）:数据存储器页面指针9位的DP与指令字中的低7位一起形成16位 的数据存储器的直接地址。 15-13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10 I ARB CNF TC SXM C 1 1 1 1 XF 1 1 PM 图2.3状态寄存器ST1的格式 STI各位的含义： ARB （位15-13）:辅助寄存器指针缓冲器。当ARP被加载到ST0时，原

12、 来的ARP被复制到ARB中，也可将ARB复制到ARP中。 CNF （位12）:片内DARAM配置位 =0,片内DARAM映射到数据存储器区; = 1,片内DARAM映射到程序存储器区。 TC （位11）:测试朋制标志位 ARP OV OVM 1 INTM DP 15-13 12 11 10 9 8 0 图2.2状态寄存器ST0的格式 第2章DSP廉理及应用 21 第2章第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 SXM （位10）:符号扩展方式位 = 1,数据通过定标移位器传送到累加器时将产生符号扩展； =0,不产生符号扩展。 C （位9）:进位标志位。 XE （位4） :XF引脚状态位。

13、可用指令SE1C置1,用指令CLRCm（ PM （位）:乘积移位方式 00：乘法器的32位乘积不移位，直接装入CALU。 01： PREG左移1位后装入CALU,最低位填0； 10： PREG左移4位后装入CALU,低4位填0； 11： PREG输出进行符号位扩展右移6位。 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2.2存储器及I/O空间 改进型的哈佛结构， 通过3组并行16位地址总线访问2个 空间。 程序地址总线（PAB）对程序空间进行读或写操作时，该总线用于提 供地址 数据读地址总线（DRAB）对数据空间进行读操作时，该总线用于提 供地址 数据写地址总线（DWAB）对数据空间进行写操

14、作时，该总线用于提 供地址 程序读总线（PRDB）该总线上的内容为程序空间内的值 数据读数据总线（DRDB）该总线上的内容为数据空间到CAIAJ或者 ARAU单元的值 数据写总线（DWEB）该总线上的内容为对程序或数据空间写的值 由于总线工作是独立的，所以可同时访问程序和数据空 间。一个周期内，CALU 可执行多达 3 次的并行存储器操作。 DSP廉理及应用 此京理工大冷垠修DSP康理及应用 23 26 DSPZfc理及应用 第 2章 TMS320LF240X 系列DSPt述 LF240 xDSP 的地址映像被组织为 3 个可独立选择的空间, 总计 192K 字。 A 程序存储器地址：64K

15、字 数据存储器地址：64K 字 AI/O 空间地址:64K 字 注：所有片内外设的寄存器均映射在数据存储器空间。 25 DSP原理及应用 片内存储器的特点： 集成度高； 运行速度快； 功耗小； 成本低。 不同的 DSP 具有不同的片内存储器第2章28 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇迷 TMS320LF2407的片内具有: A 2K字的单访问RAM(SARAM) 544字的双访问RAM(DARAM： B0块 256字;B1 块256字;B2块32字) 32K 字的 Flash 第2章TMS320LF240X系列DSP枇迷 2.1.1 双访问 RAM(DARAM) D

16、ARAM：双访问随机读/写存储器，在单个机器周 期内可被访问 2 次，即 CPU 在时钟的主相写入 DARAM； 在时钟的从相从 DARAM 读出数据；大大的提高了运行 速度。 DSP斥理及应用 27 30 DSP廉理及应用 LF2407 的 DARAM 总共 544 个字，分为三块：B0（256 字）、Bi（256 字）、B2（32 字）。 其中 B0 作程序存储器还是作数据存储器，由寄存器 ST1的第 12 位 CNF 来决定： CNF=1, BO 映射到程序存储器空间 CNF=O, B0 映射到数据存储器空间 第2章TMS320LF240X系列DSP槪述 2.1.2 单访问RAM(SAR

17、AM) LF2407/2407A 的片内有 2K 字的 SARAM, SARAM 在 一个机器周期内只可被访问 I 次。 例如:一条指令要将 A 的值保存到存储器，且装载一个 新值到 A 中，在 SARAM 中需两个机器周期，而在 DARAM 中只需一个机器周期。第2章DSP廉理及应用 29 32 DSP廉理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 通过状态寄存器 SCSR2 的 PON 和 DON 位可以将 SARAM 配置为程序存储器或者数据存储器，也可以配置 为程序、数据存储器共用存储空间或将其屏蔽。 当 SARAM 映射到程序存储空间时（PON=1）,地址 为为:8000H

18、 87FFH。 当 SARAM 映射到数据存储空间时（DON=1）,地址 为：0800H-0FFFHo 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2.1.3 FLASH存储器 LF2407 片内有 32K 字的 Flash,并且映射到片内程序 存储空间。 LF2407 由MP/MCMP/MC引脚决定 CPU 是访问片内程序存储 器（Flash）还是片外程序存储器。 MP/MC=O,选择片内 Flash 存储器 MP/MC=1,选择片外程序存储器，从片外程序存储器 开始执行程序。DSP廉理及应用 31 DSP康理及应用 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 1. FLASH存储器阵列

19、 Flash 可以被编程或者使用电擦除的方式多次使用， 以便进行程序的修改和开发。Flash 存储器阵列具有如下 特点： A 运行在 3.3V 电压模式； 编程需在 Vgp上加有 5 V 电压； A 有多个向量用来保护 Flash,防止被擦除。 编程由 CPU 实现。 DSP虑理及应用 g 第 2章 TMS320LF240X 系列 DSP桃述 2Flash控制寄存器 除了 Flash 存储器阵列，Flash 模块还 4 个寄存器，控 制在 Flash 中的操作。 在任意给定的时间内，用户可以访问 Flash 模块中的 存储器阵列，或者控制存储器，但不能同时访问。36 DSP*理及应用 第2章F

20、MS320LF240X系列DSP擲述 3. Flash控制方式寄存器（FCMR） Flash模块有一个Flash控制方式存储器来选择两种访 问模式。该存储器映射在内部 I/O 空间的 FFOFh,这是一 个不能读的特殊功能寄存器。 OUT dummy, OFFOFh；选择寄存器访问方式 IN dummy, OFFOFh；选择存储器阵列访问方式 etft Af at 2.1.4程序存储器 程序存储器空间用于存放程序代码、数据表信息 和常量。 程序存储器空间寻址范围为 64K 字，这包括片内 DARAM 和片内 Flash。 当某一片外程序存储器地址需要被访问时，DSP 会自动产生相应的控制信号：

21、障 STRIT etft Af atDSP廉理及应用 38 DSP虑現及应用 OOOOh g 第 2章 TMS320LF240X 系列DSP概述 三个因素决定程序存储器的配置 CNF 位 CNF=1, BU映射到程序存储器空间 CNF=0, BU映射到数据存储器空间 PON 位 PON=1, SARAM映射到程序存储器空间8000H87FFH PON=0,程序存储器空间8000H-87FFH为片外存储空间 MP/MC 脚 MP/MC=0,选择片内 Flash存储器0000h-7FFFh MP/MC=1,选择片外程序存储器0000h7FFFh开始执行程序。 中断向量 0000-0001h 003

22、Fh 0040h 0043h 0044h 7FFFh 8000h FDFFh FEOOFEFFh FFOOh FFFFh 在Flas中断级别1 中断级别2 中断级别3 中断级别4 中断级别5 中断级别6 保留 软件中断 TRAP NMI 保留 软件中断 图程序存代码安全密码 外部CNF=1:CNF琲复位 00020003h 00040005h 00060007h 00080009h 000A OOOB000C OOODh OOOE00100021h 00220023h 00240025h 00260027h 0028003Fh 39 DSP虑現及应用 此京理工冬$主电诊牝馆& $ ec

23、 第2章TMS320LF240X系列DSP枇述 2.1.5数据存储器 数据存储器寻址范围 64K 字。 A 每个器件都有 3 个片内 DARAM 块：BO、B1 和 B2 块。 其中B0 既可以配置为数据存储器，也可以配置为程序存 储器；B1和 B2 只能配置为数据存储器。 2407/2407A 有 2K 字的 SARAM,既可配置为程序存储 器又可以配置为数据存储器。 DSP廉理及应用 0000 005F 0060 QQ7F 39 8卿 0200 02FF 0300 03FF 0400 04FF 0500 07FF 0800 0FFF 1000 6FFF 鱷 鱷 7440 74FF 7500

24、 753F 卿 77F0 8000 FFFF 1禁用I 外设帧1 外设帧2 禁用 外设帧3 禁用 代码安全密码 保留 禁用 外部 片内DARAM (B2) 通用目标定时寄存器 / 中 存储器映射寄存器 和保留位 片内DARAM (B0) 片内DARAM (B1) 禁用 保留 比较.PWM 和死区寄存 保留 兴禁用m SARAM (2K) :迁器二汽矚萨 捕获 系统配置和控制寄存器 iij WJ I 、:卜 t? r I Sy 理器 看门狗定时器寄存器 比较.PWM 和死区寄存 器 捕 中删iw询雷志 通用目标定时寄存器 . 中断屏蔽、向量和标志 寄存器 字器 第2章TMS320LF240X系列

25、DSP枇述 数据存储器可以采用直接寻址 O 当使用直接寻址时， 按 128 字的数据块 （称作数据页） 对数据存储器进行寻址。 全部 64K的数据存储器包含 512 个数据页， 标号从 0511。当前页由状态寄存器 STO 中的 9 位数据页指针 （DP）的值来确定。 DP值 偏移量 数据存储页 0000 0000 00000 00000 000 111 0000 1111 第0页： OOO0hOO7Fh 0000 00001 000 0000 第1页： OO80hOOFFh | 00001 111 1111 0000 00010 000 0000 第30100h-017Fh 0000 000

26、10 111 1111 1111 11111 000 0000 第511 页：FF80hFFFFh 1111 11111 111 1111 41 DSP廉理及应用 图数据存储器的页面 使用直接寻址指 令时， 必须事先 指定数据页，并 在访问数据存储 器的指令中指定 偏移量。 第2章TMS320LF240X系列DSP槪述 44 DSP虑理及应用 数据存储器中包括存储器映射寄存器，它们位于数据 存储器的第 0 页。 1.第0页数据地址映射 地址 名称 描述 0000h0003h 保留 0004h IMR 中断屏蔽寄存器 0005h 保留 0006h IFR 中断标志寄存器 0023h0027h 保

27、留 002Bh002Fh 保留用作测试和仿真 0060h007F B2 双端口RAM (DARAM B2) 43 此京理工女$球环诊悅何4诊et DSP虑理及应用 第2章第2章TMS320LF240X系列DSP槪述 45 DSP虑理及应用 用户必须注意以下几点： 可以以零等待状态访问两个映射寄存器：中断屏蔽寄 存器(IMR)和中断标志寄存器(IFR)。 测试/仿真保留区被测试仿真系统用于特定消息的发 送，因此不能对测试/仿真地址进行写操作，否则可能是 器件改变工作方式。 32 个字的 B2 块用于变量的存储。DSP廉理及应用 第2章TMS32ULF240X系列DSP枇述 F 2.数据存储器配置 CNF 位: CNF=0 时, B0 块被映射为数据存储空间。 CNF=m, SCSR2 DON= 1 DSP廉理