第三章(DSP第四讲)课件

1、第五周第五周 第第4 4讲讲电气系电气系 李静李静DSPDSP技术的发展与应用技术的发展与应用3.2 TMS320C5000系列DSP3.2.1 TMS320C54x系列DSP 3.2.2 TMS320C55x系列DSP 3.2.1 TMS320C54x3.2.1 TMS320C54x系列系列DSPDSP1 1）多总线结构）多总线结构2 2）4040位算术逻辑单元（位算术逻辑单元（ALUALU）3 3）17171717位并行乘法器位并行乘法器4 4）比较、选择和存储单元（）比较、选择和存储单元（CSSUCSSU）5 5）指数编码器）指数编码器6 6）两个地址发生器）两个地址发生器一、一、C54

2、xC54x芯片的基本性能芯片的基本性能7 7）数据总线）数据总线8 8）总线寻址空间）总线寻址空间9 9）三种存储器空间）三种存储器空间1010）单指令循环和块循环）单指令循环和块循环1111）区分的存储块移动指令）区分的存储块移动指令1212）3232位长操作数指令位长操作数指令 1313）可编程等待状态发生器和）可编程等待状态发生器和 可编程的存储单元转换可编程的存储单元转换 1414）锁相环（）锁相环（PLLPLL）发生器）发生器 1515）多通道缓冲串口（）多通道缓冲串口（McBSPMcBSP） 1616）直接存储器访问（）直接存储器访问（DMADMA）控制器）控制器 1717）主机接

3、口（）主机接口（HPIHPI） 1818）定时器）定时器 1919）多种节电模式）多种节电模式 2020）JTAGJTAG接口接口 2121）低电压工作）低电压工作 TMS320C54x的组成的组成 TMS320C54x的硬件结构图的硬件结构图 PAGEN DAGENPAGEN DAGEN 特殊功能特殊功能 寄存器寄存器系统控制系统控制程序地址生成器程序地址生成器数据地址生成器数据地址生成器 CPUCPU乘法乘法累加器累加器算术算术/逻辑逻辑运算单元运算单元桶桶 形形移位器移位器比较器比较器外部外部存储器存储器接口接口外部外部设备设备接口接口程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器串行口串行口

4、并行口并行口定时器定时器计数器计数器中断中断系统系统控制控制接口接口PABPABPBPBCABCABCBCBDABDABDBDBEABEABEBEB 3条数据总线分别与不同功能的内部单元相连接。条数据总线分别与不同功能的内部单元相连接。 如：如：CPU、程序地址、程序地址产生逻辑产生逻辑PAGEN、数据地、数据地址址产生逻辑产生逻辑 DAGEN、片内外设和数据存储器等。、片内外设和数据存储器等。 CB和和DB用来传送从数据存储器读出的数据；用来传送从数据存储器读出的数据； EB用来传送写入存储器的数据。用来传送写入存储器的数据。C54xC54x读读/写操作占用总线情况写操作占用总线情况读读/写

5、方式写方式地址总线地址总线程序总线程序总线数据总线数据总线PABCABDABEABPBCBDBEB程序读程序读 程序写程序写 单数据读单数据读 双数据读双数据读 32位长数据读位长数据读 (hw) (lw) (hw) (lw)单数据写单数据写 数据读数据读/数据写数据写 双数据读双数据读/系数读系数读 外设读外设读 外设写外设写 为何要设置多内部总线为何要设置多内部总线 一个机器周期内可完成的存取操作一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一个周期内如何执行3 3操作数指令操作数指令 要点要点并行处理和流并行处理和

6、流水线工作水线工作取取1指、指、读读2字、字、写写1字。字。双 字 寻 址 取双 字 寻 址 取双操作数双操作数用用C、D、P总总线取操作数线取操作数 40 40位算术逻辑位算术逻辑运算运算单元单元ALU； 2 2个个4040位的累加器位的累加器A和和B； 支持支持-16-163131位移位范围的桶形移位寄存器；位移位范围的桶形移位寄存器； 能能完成乘法完成乘法-加法运算的乘法累加器加法运算的乘法累加器MAC； 16 16位暂存寄存器位暂存寄存器T； 1616位转移寄存器位转移寄存器TRN； 比较、选择、存储单元比较、选择、存储单元CSSU； 指数编码器；指数编码器； CPU状态和控制寄存器。

7、状态和控制寄存器。 CPU包括下列基本部件：包括下列基本部件：（1 1） 算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU MAC输出输出SXMSXMOVMC16CZA/ZBTCXYAMUBBACTDSOVA/OVB桶形移位桶形移位器输出器输出ALU的功能框图的功能框图AALU的输入和输出的输入和输出（2 2）累加器）累加器A A和和B B 39 3231 1615 0累加器累加器AAGAHAL保护位保护位39 32高阶位高阶位31 16低阶位低阶位15 0累加器累加器BBGBHBL保护位保护位高阶位高阶位低阶位低阶位 作用作用 结构与位置结构与位置 和的异同和的异同 要点要点累加器和累加器和的差

8、别仅的差别仅在于累加器在于累加器的的3116位可以用作位可以用作乘法器的一乘法器的一个输入。个输入。2.4.3 2.4.3 桶形移位寄存器桶形移位寄存器 2 2桶形移位寄存器的输入桶形移位寄存器的输入 4 4桶形移位寄存器的功能桶形移位寄存器的功能5 5桶形移位寄存器的操作桶形移位寄存器的操作(2)(2) 控制操作数的移位控制操作数的移位2.4.4 2.4.4 乘法乘法- -累加单元累加单元MAC MAC （2）乘法器的输出）乘法器的输出 乘法器的输出经小数控制电路接至加法器的乘法器的输出经小数控制电路接至加法器的XA输入端。输入端。 （1）加法器的输入）加法器的输入 XA输入：来自乘法器的输

9、出。输入：来自乘法器的输出。 YA输入：输入： 来自累加器来自累加器A的操作数；的操作数； 来自累加器来自累加器B的操作数。的操作数。（2）加法器的输出）加法器的输出 输出经零检测器、舍入器和溢出输出经零检测器、舍入器和溢出/饱和逻辑电路饱和逻辑电路后，将产生的状态标志送入状态寄存器，并将运算后，将产生的状态标志送入状态寄存器，并将运算结果送入累加器结果送入累加器A或或B。 C54x的比较、选择和存储单元的比较、选择和存储单元（CSSU）是一是一个特殊用途的硬件电路，专门用来完成个特殊用途的硬件电路，专门用来完成Viterbi算法算法中的加法中的加法/比较比较/选择选择（ACS）操作操作。 C

10、SSU单元主要完成累加器的高阶位与低阶位单元主要完成累加器的高阶位与低阶位之间最大值的比较，即选择累加器中较大的字，并之间最大值的比较，即选择累加器中较大的字，并存储在数据存储器中。存储在数据存储器中。 例如，例如，CMPS指令可以对累加器的高阶位和低阶位进行指令可以对累加器的高阶位和低阶位进行比较，并选择较大的数存放在指令所指定的存储单元中。比较，并选择较大的数存放在指令所指定的存储单元中。 指令格式：指令格式： CMPS A，* *AR1 功能：功能：对累加器对累加器A的高的高16位字（位字（AH）和低）和低16位字（位字（AL）进行比较，进行比较， 若若AHAL，则，则AH* *AR1，

11、TRN左移左移1位，位，0TRN(0)， 0TC； 若若AHAL，则，则AL* *AR1，TRN左移左移1位，位，1TRN(0)， 1TC。 指数编码器指数编码器是一个用于支持指数运算指令的专用是一个用于支持指数运算指令的专用硬件，可以在单周期内执行硬件，可以在单周期内执行EXP指令，求累加器中数指令，求累加器中数的指数值。的指数值。 C54x提供三个提供三个16位寄存器来作为位寄存器来作为CPU状态和控状态和控制寄存器，它们分别为：制寄存器，它们分别为： 由于这些寄存器都是存储器映像寄存器，因此由于这些寄存器都是存储器映像寄存器，因此可以很方便地对它们进行如下数据操作：可以很方便地对它们进行

12、如下数据操作： 1状态寄存器状态寄存器0（ST0）15 1312111098 0ST0：ARPTCCOVAOVBDP2状态寄存器状态寄存器1 (ST1)1514131211109876540BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASMBRAFCPLXFHMINTM0OVM SXM C16 FRCT CMPT ASMBRAF CPLXFHMINTM0OVM SXM C16 FRCT CMPTASM3工作方式状态寄存器工作方式状态寄存器PMSTSSTSMULCLKOFFDROMAVISOVLYMP/MCIPTR0123456157 IPTR：用来指示中断向量所驻留的用来

13、指示中断向量所驻留的128字程序存储器的位置；字程序存储器的位置； MP/MC：用来确定是否允许使用片内程序存储器用来确定是否允许使用片内程序存储器ROM OVLY：用来决定片内双寻址数据用来决定片内双寻址数据RAM是否映射到程序空间。是否映射到程序空间。 AVIS：用来决定是否可以从器件地址引脚线看到内部程序空间用来决定是否可以从器件地址引脚线看到内部程序空间地址线；地址线； DROM：用来决定片内用来决定片内ROM是否可以映射到数据存储空间；是否可以映射到数据存储空间； CLKOFF：用来决定时钟输出引脚用来决定时钟输出引脚CLKOUT是否有信号输出；是否有信号输出； SMUL：用来决定乘法结果是否需要进行饱和处理；用来决定乘法结果是否需要进行饱和处理； SST：用来决定累加器中的数据在存储到存储器之前，是否需用来决定累加器中的数据在存储到存储器之前，是否需要饱和处理。要饱和处理。TMS5402应用举例应用举例 基于DSP5402 的指纹识别系统指纹分块处理的实现指纹分块处理的实现基于基于TMS320C5402