DSP第二章TMS320LF240x硬件结构课件

第2章

TMS320LF240x硬件结构2.1.1CPU先进的多总线结构。32位中央算术逻辑运算单元（CALU）。16位×16位的硬件乘法器（MUL）。32位累加器（ACC）。输入与输出定标寄存器。乘积定标移位器。2.1TMS320LF240x的特点64K字程序存储器、64K字数据存储器以及64K字I/O空间。2.1.2存储器2.1.4片内外设看门狗（WD）定时器模块。数字输入输出（I/O）模块。事件管理器（EV）模块。模数转换器（ADC）模块。串行通讯接口（SCI）模块。串行外设接口（SPI）模块。CAN控制器模块。采用高性能静态CMOS技术，供电电压为3.3V。可用IDLE指令进入低功耗模式。2.1.5电源具有符合IEEEll49.1标准的在片仿真接口（JTAG）。2.1.6在片仿真接口2.2TMS320LF240x的总线结构PAB—程序地址总线：提供访问程序存储区的地址。DRAB—数据读地址总线：提供从数据存储器读取数据的地 址。DWAB—数据写地址总线：提供写数据存储器的地址。PRDB—程序读总线：它载有从程序存储器读取的指令代码 及表格信息等，并送到CPU。DRDB—数据读总线：它将数据从数据存储器载送到中央算 术逻辑单元（CALU）和辅助寄存器单元（ARAU）。DWEB—数据写总线：它将数据送至程序存储器和数据存储 器。采用各自独立的数据地址总线分别用于数据读DBAB和数据写DWAB，因此，CPU的读写可在一个周期内进行。独立的程序空间和数据空间允许CPU同时访问指令和数据。

总线结构特点CPU功能结构图2.3.2输入比例部分功能：将来自存储器的16位数据左移0~16位送往中央算术逻辑单元（CALU）。移位方法：左移后没有使用的低位LSB填0，高位MSB填0或用符号扩展，取决于状态寄存器ST1的符号扩展模式位SXM（D10）。

SXM=0填0SXM=1符号扩展2.3.3乘法部分功能：在一个机器周期内完成有符号或无符号乘法，乘积为32位。组成： 临时寄存器（TREG）：保存一个乘数。 乘法器：将TREG的值与来自数据读总线或程序读总线 的一个值相乘。 乘积寄存器（PREG）：保存乘法运算的结果。 乘积定标移位器（PSCALE）：在将乘积传送到CALU 前，乘积定标移位器对其进行定标。2.3.4中央算术逻辑部分中央算术逻辑部分包括：中央算术逻辑单元：进行各种算术逻辑运算。累加器：存放CALU的操作结果，并可对其进行移动或循环。将结果输出到CALU或输出数据比例移位器。输出数据比例移位器：将累加器的32位值进行左移0~7位，将移位器中的高位字或低位字保存到数据存储器，而累加器的内容保持为移位前的值不变。

中央算术逻辑单元

功能：进行各种算术逻辑运算，包括16位加、减、布尔逻辑操作、位测试、移动和循环。 特点：大部分运算只需一个时钟周期累加器 功能：存放CALU的操作结果，并可对其进行单比特移动或循环。将结果输出到中央算术逻辑单元（CALU）或输出到数据比例移位器。 与累加器有关的状态位有：

进位标志位（C）：位于ST0第9位加到累加器或从累加器减 当C=0，减结果产生借位或加结果未产生进位时 当C=1，减结果未产生借位或加结果产生进位时将累加器数值移1位或循环移1位 在左移或循环左移时，累加器的最高有效位被送到C；在右移或循环右移时，累加器的最低有效位被送到C。2.3.5辅助寄存器算术单元（ARAU）寻址功能 用指令把0~7写入辅助寄存器指针ARP，即选择了一个辅助寄存器。ARP所指的寄存器称当前辅助寄存器。处理一条指令时，当前AR的内容用做访问数据存储器的地址。若指令是读数据，ARAU把该地址送到DRAB；若指令是写数据，ARAU把该地址送到DRAB，指令执行完后，当前AR的内容可通过ARAU进行无符号运算，即增量或减量。

运算功能 将辅助寄存器的值加1或减1。

将AR0的内容与当前AR的内容比较，结果影响TC位ST1的测试/控制位。 辅助寄存器可用做暂存单元或软件计数器。状态寄存器ST0ARP：辅助寄存器（AR）指针。

用于选择在间接寻址方式时使用的辅助寄存器AR0~AR7，用MAR、LST指令和间接寻址访问存储器指令可以加载ARP。当ARP被装载时，先前的ARP被复制到ARB缓存器。OV：溢出标志位 用于表示CALU是否有溢出发生。当CALU溢出，OV置1，并保持置位状态直到被复位、条件转移指令或LST指令清0。ARPOVOVM1INTMDPD8~D0D9D10D11D12D15~D13OVM：溢出模式位 决定ACC算术运算溢出的情况。当累加器处于溢出方式（0VM=1）并且有溢出发生时，若为正溢出，累加器被填充以最大正数7FFFFFFFh;若为负溢出，累加器被填充以最大负数80000000h。0VM=0时，累加器中的结果正常溢出。用SETCOVM或CLRCOVM可将该位置1或清0。LST指令可修改OVM。INTM：中断模式位 用来允许（INTM=0）或禁止（INTM=1）所有的可屏蔽中断。用SETCOVM或CLRCOVM可将该位置1或清0。LST指令不影响OVM位。DP：数据页面指针 当使用直接寻址方式时，DP存放存储器的数据页，DP与指令代码的最低7位构成16位存储器地址。数据存储器地址来自DP来自指令字的低7位D15~D7D6~D0状态寄存器ST1ARB：辅助寄存器指针缓冲器 当ARP被加载到ST0时，除了使用LST指令外，原来的ARP值被复制到ARB中。当用LST#1加载ARB时，也将相同的ARB值复制到ARP。

CNF：片内DARAM配置位 该位决定DARAM映射到数据空间（CNF=0）还是程序空间（CNF=1）。SETCCNF或CLRCCNF可将该位置1或清0，复位时CNF=0ARBCNFTC1XFPMSXMC111D0~D1D2D3D5D4D6D7D811D9D10D11D12D15~D13TC：测试/控制状态位 TC在以下情况下置1：由BIT或BITT测试的位是1时；被CMPR测试的当前AR和AR0之间的比较条件成立时；用NOMR指令测试时，累加器最高两位异或结果为1时。LST指令可改变TC值。SXM：符号扩展模式位

SXM=0，不扩展；SXM=1，移位时进行符号扩展。SETCSXM或CLRCSXM可将该位置1或清0，通过LST指令可对其加载，复位时SXM

=1。

C：进位位

C=0，减有借位或加无进位；C=1，减无借位或加有进位。累加器的值循环移动：左移时，最高位进入C；右移时，最低位进入C。SETCC或CLRCC可将该位置1或清0，通过LST指令可影响C，复位时C

=1。XF：XF引脚状态位

SETCXF或CLRCXF可将该位置1或清0，通过LST指令可对修改XF，复位时XF=1。

PM：乘积移位模式

PM决定PREG的值在送往CALU或数据存储器时如何进行移位。

PM=00：乘法器的32位乘积不经移位送至CALU或数据存储器； PM=01：乘位寄存器左移1位，最低有效位填0；

PM=10：乘位寄存器左移4位，最低有效位填0； PM=11：乘位寄存器右移6位，且进行符号扩展。2.4.1存储器概述TMS320LF240x器件有4种可独立选择的空间：

64K字的程序存储器空间：存放要执行的指令及程序执行时使用的数据。64K字的局部数据存储器空间：存放指令使用的数据。32K字的全局数据存储器空间：用于存放与其他处理器共用的数据。64K字的I/O空间：用于与外部的设备接口和片内外设寄存器。2.4TMS320LF240x的存储器分配

上述224K字包括一定数量的片内存储器、外部存储器和I/O设备。

TMS320LF240x以改进的哈佛结构为基础，存储空间为3组16位的并行总线访问：程序地址总线（PAB）、数据读地址总线（DRAB）、数据写地址总线（DWAB）。片内双访问存储器（DARAM） 544字的DARAM可以在一个机器周期访问两次。由片内B0（256字）、B1（256字）和B2（32字）三个模块组成。主要用于保存数据，但在需要时B0也可用于保存程序（CNF=1）。 在流水线操作中，CPU在第3个周期读数据，第四个周期写数据。然而DARAM允许CPU在一个周期里读和写。例如，设有两个指令A和B，将累加器的值写入DARAM，又从DARAM将一个新值装入累加器。指令A在CPU周期的主时段内存累加器的值，B在从时段内将新值装入累加器。2.4.2片内存储器的类型片内单访问存储器（SARAM）

SARAM的地址可以用于数据存储器和程序存储器。可通过软件配置为外部存储器或内部SARAM。

SARAM在一个机器周期内只能访问一次。当CPU要求多次访问时，SARAM会向CPU提供一个未准备好的信号，然后在每个周期内执行一次访问。闪速存储器（Flash） 是电可擦除的、可编程的、可长期保存数据的存储器。2.4.3程序存储器

程序存储空间用于保存程序代码、表格和立即操作数等。地址空间为64K字，包括片内DARAM和片内ROM/Flash。当DSP产生一个超出配置为片内程序存储范围的地址时，器件会自动产生访问外部程序存储器的相应信号，进行外部存储器的访问操作。影响程序存储器配置的两个因素

CNF位。状态寄存器ST1的第12位，决定片内双访问寄存器DARAM在片内还是片外。

CNF=0：B0为片外程序空间。

CNF=1：B0为片内程序空间。 在复位状态下，B0映射到数据空间。引脚。决定指令从片内存储器还是从外部存储器读入。 =0，配置为微控制器方式，从片内程序存储器读取复位向量（起始程序）。 =1，配置为微处理器方式，从外部程序存储器读取复位向量（起始程序）。2.4.4数据存储器数据存储器配置 数据存储空间的可寻址范围为64K字，32K字是内部数据存储器，包括存储映射寄存器、DARAM和外设映射寄存器，另外的32K字是外部数据存储器。 每个器件有3个DARAM块：B0、B1和B2。B0既可配置为程序存储器也可配置为数据存储器，由CNF标志位决定。B1、B2只能用于数据存储器。

数据存储器页面

数据存储器有两种寻址方式：直接寻址和间接寻址。使用直接寻址时，将数据存储器按128字分块，每一块称为一个数据页，64K字的数据存储器可分为512页，标号从0到511。当前页由状态寄存器ST0的低9位D8~D0数据页面指针DP的值确定；每页的128个单元由7位偏移量决定，该偏移量来自直接寻址指令。因此，采用直接寻址方式时，用户必须先由软件设置DP值，指定待访问的数据页，并在直接寻址指令中指定7位偏移量。第0页数据地址映射 第0页包含了3个DSP寄存器：中断屏蔽寄存器（IMR，地址0004H）、中断