DSP实验第二章课件

DSP54.2－1DSP54.2－22。TMS320C54x结构概述•TMS320C54x内部硬件结构图（1）总线结构

•4组8条16—bit总线程序PB--PAB数据读数据写EB--EAB

•程序总线的改进功能例：MACPSmem,pmad,src;(Smem)×(pmad)+(src)→src

MVDPSmem,pmad;(Smem)→(pmad)

MVPDpmad,Smem

READASmem;A→PAR,(PAR)→Smem

FIRSXmem,Ymem,pmad;

DSP54.2－3DSP54.2－4

•片内外设通过一组双向寻址总线进行

•表1---3各种读/写方法用到的总线

（2）片内存储器

•分类：程序空间、数据空间、I/O空间

•类型：•功能：ROM---一般配置成程序存储空间RAM---一般配置成数据存储空间（根据PMST的有关状态位可以互相复用）

•‘C5402存储器结构图-----讲义图2—3’C5402存储器配置

•扩展程序存储器空间------讲义图2—4

•I/O存储器：片外64K字寻址空间（用PORTW和PORTR进行寻址）

DSP54.2－5（3）中央处理单元（CPU）

•CPU的基本组成(教材P.19)

1。

ALU—算术逻辑运算单元

•主要由40位ALU和两个40位累加器(ACCA和ACCB)组成，如讲义图2－5所示

•输入源

•输出

•图选项说明：

1）SXM：来自16—bit数据存储器数时

DSP54.2－6OVM:溢出方式控制正向溢出饱和：007FFFFFFF>0

负向溢出饱和：FF80000000<03)C:

进位位—•进位置1；相减借位置0；

•作为条件操作数，进行分支转移，调用或返回；例：BC1000h,C；if(C=1),thenpmadPC4)双16—bit长字运算

•

C16=1，ALU工作在双16—bit方式指令，见教材表1—8(p.26)；•双精度运算(32--bit)举例及高(16-bit)和低(16-bit)位在存储器中的排列问题，参见教材p.150DSP54.2－7要点：指令中给出的地址，存取的总是高16—bit地址操作数；*AR3指向偶地址：偶地址放在高位奇地址（偶地址+1）放在低位*AR3指向奇地址：奇地址放在高位偶地址（奇地址-1）放在低位

2。累加器A和B

1）功能：

•作为乘/加或ALU的目的寄存器(dst)

MAC*AR2+,*AR3+,A,B；(Xmem)×(Ymem)+(src)dst•进行并行操作

LD*AR2+，A；dst=Xmem<<16

||MAC*AR3+，B；||

dst_=dst_+Ymem×T

DSP54.2－8

•用作MIN和MAX指令操作

MAXdst；dst=max(A,B)MINdst；dst=min(A,B)例：max:RPTBDdone-1LD*AR1+,A;执行循环前，对A，B加载LD*AR1+,B；(1w/1c)MAXB;最大值放在BLD*AR1+,Adone:···1628AR12397567-2345

······

DSP54.2－92)组成：累加器A：39－32(保护位)31－16(高位)15－0(低位)

累加器B：39－32(保护位)31－16(高位)15－0(低位)

•它们都是mmregs(见讲义p.1--9)；•A和B的区别：累加器A的(32～16bit)(hi(A))可以作为乘/加单元的乘法器输入；3)保存累加器内容的指令：STHSTLSTLMSACCD（见教材p.21）

AGAHAL

BGBHBL

DSP54.2－10条件：AEG,BEG:=0ANEG,BNEG:

≠0AGT,BGT:>0AGEQ,BGEQ:≥0ALT,BLT:<0ALEQ,BLEQ:≤0SACCDsrc,Xmem,condif(cond.)then(src)<<(ASM-16)→Xmemelse(Xmem)→(Xmem)DSP54.2－11例：STHA,8,TEMP;(A)=FF43211234h

;(TEMP)=2112hSACCDA,*AR3+,ALT;条件存储例子

(A)=FFFE004321(A)=FFFE004321(ASM)=01(ASM)=01AR3=0202AR3=0203(0202h)=0101(0202h)=FC00DSP54.2－12

4)累加器的移位(Shift)和循环移位(Rotate)操作

•算术移位：SFTAsrc,shift[,dst];-16≤shift≤15C39---3231---00左移SX39---3231---0C右移受SXM影响

例：SFTAA，-5，B(A)=FF87650055(A)=FF87650055(B)=0043211234(B)=FFFC3B2802(C)=0(C)=1SXM=1SXM=1

DSP54.2－13

•逻辑移位：SFTLsrc,shift[,dst];-16≤shift≤15C0031---00左移00031---0C右移*保护位清零，不受SXM影响例：SFTLA，-5，B(A)=FF87650055(A)=FF87650055(B)=0043211234(B)=00043B2802(C)=0(C)=1

DSP54.2－14

•累加器循环左移：ROLsrc

C0031---0左移

•累加器循环右移：RORsrc

C0031---0右移

DSP54.2－15

•条件移位：SFTCsrc;ifsrc(31)=src(30)thensrc=src<<1*通常用来对累加器32位数归一化，以消去多余的符号位，同时使（TC）=1；•累加器带TC位循环左移：ROLTCsrc

C0031---0TCDSP54.2－165)饱和时累加器值的存储:SATsrc;PMST(0)=SST=1按指令要求对累加器40-bit值进行移位;40-bit值经移位操作限制到32-bit:

•若SXM=0(A)≥7FFFFFFFh则以7FFFFFFFh处理

•若SXM=1(A)>7FFFFFFFh则以7FFFFFFFh处理•

若(A)<80000000h则以80000000h处理按指令要求存储数据;*参看教材p.31续表1-11PMST(0)=SST的说明DSP54.2－17例(A)=7FFFFF0000hAR1=100hSTHA,-4,*AR1+;(100)=7FFFh(100)=5555hSXM=1STLA,-4,*AR1+;(100)=FFFFhSST=1说明：A移-4位后为：(A)=07FFFFF000h≥7FFFFFFFh,饱和处理：(A)=7FFFFFFFh

DSP54.2－186）累加器专用指令：FIRSXmem,Ymem,pmad

;B=B+A×pmad,A=(Xmem+Ymem)<<16LMSXmem,Ymem

;B=B+Xmem×Ymem,A=(A+Xmem<<16)+215

SQDSTXmem,Ymem

;B=B+A(32--16)×A(32--16),A=(Xmem-Ymem)<<16

3。桶形移位器（Barrelshift）

•作用：将输入数据左移0—31或右移0—16,经常用作数据定标，位提取，扩展算术和溢出保护等操作；

•

输入：DB(16-bit)，DB和CB(32-bit)A和B(40-bit)

DSP54.2－19

•输出：ALU，经MSW/LSW写选择，送到写总线EB；•移位位数：用2的补码表示，正值左移(0～31)，负值右移(0～-16)①立即数：-16～15②ST1中的ASM(4～0):-16～15③T寄存器中的低6位:-16～31乘法器/加法器单元

1)作用：完成(17-bit×17-bit)乘法运算，输出耦合到40-bit相加器,

MAC

指令在流水情况下做到1个指令周期DSP54.2－20

2)乘法器输入的选择：DSP54.2－213)乘法类型：

•(unsigned×unsigned):对16-bit操作数，第17位填零；MPYUSmem,dst;dst=uns(T)×uns(Smem)•(unsigned×signed):一个第17位填零，另一个符号扩展；•(signed×signed):两者用符号扩展成17-bit数;•若设置为小数模式：SSBXFRCT

乘法结果左移一位，消去多余的符号位DSP54.2－224)T寄存器提供一个操作数

•可以用支持mmreg寻址的指令装入

LDSmem,T•有时在乘法操作后，自动隐含装入例：MACXmem,Ymem,src[,dst];dst=src+Xmem×ymem

,T=Xmem

5)乘法／累加指令：MAC=MPY+ADD

6)MAC和MAS中相乘时饱和的处理：

当OVM=1和FRCT=1时•若PMST(1)=SMUL=1，则对乘法结果作饱和处理后再相加；

•若PMST(1)=SMUL=0，则对乘法／相加后最终结果作饱和处理；

DSP54.2－235。比较、选择和存储单元(CSSU)

1)功能：

•利用优化的片内硬件资源完成数据通信、模式识别等领域中的维特比(Viterbi)蝶形运算；•完成累加器的高位字(31～16)和低位字(15～0)的最大值比较；

2)Viterbi运算原理：AH,AL○J2*J○oldstatenewstate

2*J+1○

BH,BL○J+8DSP54.2－24D-cod:LD*AR2,TT=MDADST*AR5,AAH=(2*J)＋M,AL=(2*J+1)－MDSADT*AR5+,BBH=(2*J)－M,BL=(2*J+1)＋MCMPSA,*AR4(J)=max(AH,AL),etc.CMPSB,*AR3(J+8)=max(BH,BL),etc.

AR5AR4AR3MetricsJMetricsJ+8Metrics2*J&2*J+10

Oldstate151624Newstate31DSP54.2－25

说明：•相加操作是由ALU完成，此时ALU配置成双16-bit模式(C16=1)，

DADST指令把两数和(Lmem(31～16)+(T))→dst(39～16)两数差(Lmem(15～0)-(T))→dst(15～0)在一个机器周期内完成两次16-bit数的相加;•利用CMPS指令和比较器、过渡寄存器完成比较选择，状态转移寄存器TRN自动记录比较的结果；

CMPSA,*AR4;ifA(31～16)

>A(15～0)

thenA(31～16)→*AR4elseA(15～0)→*AR4(TRN<<1)+0→TRN(TRN<<1)+1→TRN0→TC

1→TC

DSP54.2－26

6.指数编码器:1)功能:支持单周期指令EXP的专用硬件,求得的累加器中的指数值以二进制补码形式存储在T寄存器的(5～0)位；*指数范围：-8～31(即TS移位值)；

2)‘C54x中定点数的指数表示：定点数=尾数×2－指数

（尾数与指数用补码表示）例：定点数0x2000=(0.25)10=0.5×2－1

则：尾数=0x4000，指数=1

DSP54.2－273)指数值计算：EXPsrc;if(src)=0then0→T;else(src冗余符号位－8)→T

累加器的指数值=冗余符号位－8

•冗余符号位数是对整个累加器40—bit而言，即包括8位保护位，这也就是（－8）的原因；

•当累加器的值超过32位，指数值为负值;4)指数运算举例：（参考教材p.157）例1：EXPA;A=FFFFFFFFCBA=FFFFFFFFCB(-53)10T=0000T=0019(25)10DSP54.2－28例2：EXPA;A=0785432105A=0785432105T=