dsp芯片的原理与应用概念及重点

dsp芯片的原理与应用概念及重点第一章：1.DSP定义：是指利用计算机，微处理器或专用处理设备，以数字形式对信号进行的采集，交换，滤波，估值，增强，压缩，识别等处理。2.DSP实现的方法：1，在通用的计算机上用软件实现；2，在通用的计算机系统上加上专用的加速处理机实现；3，用通用的单片机实现；4，用通用的可编程DSP芯片实现；5，用专用的DSP芯片实现。3.DSP芯片的优点：1，在一个指令周期内一般至少可以完成一次乘法和一次加法；2，程序空间和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；3，片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；4，具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；5，快速的中断处理和硬件I/O支持；6，具有在单调周期内操作的多个硬件地址生产器；7，可以并行执行多个操作；8，支持流水线操作，使取值，译码和执行等操作可以并行执行。4.DSP芯片的特点：1，哈佛结构；2，流水线操作；3，专用的硬件乘法器；4，高效的DSP指令；5，快速的指令周期。5.DSP芯片运算速度衡量标准：1，指令周期；2，MAC时间；3，FFT执行时间；4，MIPS；5，MOPS；6，MFLOPS；7，BOPS第二章DSP芯片的基本结构大致可以分CPU、总线、存储器以及集成外设与专用硬件电路等部分。TMS320系列DSP芯片的CPU主要组成：指令解码部分、运算与逻辑部分、寻址部分；运算与逻辑部分一般包括：算术逻辑单元、累加器ACC、桶形移位寄存器、乘累加单元（MAC）哈佛结构：主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据得吞吐率提高了一倍。（加图）哈佛结构的改进：1.允许数据存放在程序存储器中，并被算数运算指令直接使用增强了芯片的灵活性；2.指令存储在高速缓冲中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间。流水线操作原理：将指令分为几个子操作，不同子操作由不同的单元完成，每隔一个时钟周期，每个单元就可以进入一条新指令。因此在同一个时钟周期内，在不同的单元可以处理多条指令，相当于并行执行了多条指令。TMS320C54x采用6级流水线在程序空间的前192个地址单元内（0000h~00BFh）也有相对应的一个块，建议不要将代码写入这些地址中。片内定时器包括3个基本的寄存器：定时周期寄存器，定时控制寄存器和定时寄存器定时器工作原理：・定时寄存器（TIM）：位于数据空间的0024h单元。其中数据进行自减操作。・定时器周期寄存器（PRD）：位于数据空间的0025h单元。每次复位或TINT中断时将内容装入TIM寄存器。・定时控制寄存器（TCR）：位于数据空间的0026h单元，包含了定时器的控制位和状态位。定时器：片内定时器是一个软件编程的计数器，通常包括以下3个几本的寄存器：定时周期寄存器、定时控制寄存器和定时寄存器。通过设定定时周期寄存器、定时控制寄存器中的值可以改变定时间隔。TMS320C54x特点：1）运算速度快。2）优化的CPU结构。3）低功耗方式。4）智能外设。TMS320C54x特点：功耗低、优越的性能。第三章DSP芯片包括定点芯片和浮点芯片两大类，其中，定点芯片的操作数一般是整型数，而浮点芯片的操作数可以是整型数，也可以是小数。数的定标：在定点DSP芯片中，采用定点数进行数值运算，其操作数一般采用整型数来表示。一个整型数的最大表示范围取决于DSP芯片所给定的字长，一般为16位或24位。字长越长，所能表示的数的范围越大，精度也越高。第六章：1.DSP芯片一般都具有64K字的程序空间，64K字的数据空间和64K字的I/O空间。2.DSP数据空间的前60h个地址单元内，包含有CPU和片内外设的映射寄存器。3.COFF目标文件应包含三个默认的块：①.text块通常包含可执行代码②.data块通常包含已初始化的变量；③.bss块通常为未初始化的变量保留空间。第七章：1.C54x的指令集包含了4种基本类型的操作：1）算术指令。2）逻辑指令。3）程序控制指令。4）装载和存储指令。数据寻址方式：1）立即数寻址2）绝对地址寻址3）累加器寻址4）直接寻址5）间接寻址6）存储区映射寄存器寻址7）堆栈寻址2.ADD语法：1：ADDSmem，src2：ADDSmem，TS，src3：ADDSmem，16，src[，dst]4：ADDSmem，[,SHIFT],src[,dst]5:ADDXmem,SHIFT,dst6:ADDXmem，Ymem,dst7:ADD#1k[,SHIFT],src[,dst]8:ADD#1k,16,src[,dst]9:ADDsrc[,SHIFT][,dst]10:ADDsrc,ASM[,dst]说明：将一个16位的数加到选定的累加器中。FIRS语法：FIRSXmem，Ymen，pmad说明：该指令实现一个对称的有限冲激响应(FIR)滤波器。首先累加器A的高端（32-16位）和由pmad寻址得到的Pmem相乘，乘法结果与累加器B相加并存放在累加器B中。同时，Xmem和Ymem相加后的结果左移16位放入累加器A中。在下一个循环，pmad加1。一旦循环流水线启动，指令成为单周期指令。指令受OVM,FRCT和SXM状太标志位的影响，执行结果影响C，OVA和OVB。LD语法：1.LDSmem，dst2.LDSmem，TS，dst3.LDSmem，16，dst4.LDSmem[，SHIFT]，dst5.LDXmem，shift，dst6.LD#K，dst7.LD#lk[，shift]，dst8.LD#1k，16，dst9.LDsrc，ASM[，dst]10.LDsrc[，shift][，dst]说明：将一个数据存储区操作数或一个立即数装入累加器dst，若未确定dst时装入src中。该指令支持各种不同方式的位移操作。另外，指令还支持源累加器src内容移位后搬移到目的累加器dst。注意所有的累加器装载指令都受SXM影响。有SHIFT或ASM移位的装载指令受OVM影响，同时影响OVdst（dst=src时影响OVsrc）LD||MAC[R]语法：LDXmem，dst||MAC[R]Ymem[,dst_]说明：并行指令。将Xmem左移16位放入dst高端（31-16位）：同时Ymen与T寄存器内容相乘，乘积与dst_内容相加后存入dst_。如果使用了R后缀，则还需进行舍入操作，此时乘累加结果与2的15次方相加，然后将低16位清零后的值存入dst_中。指令受OVM，FRCT和SXM状态标志位的影响，执行结果影响OVdst_。MAC[R]语法：1.MAC[R]Smem，src2.MAC[R]Xmem，Ymem，src[，dst]3.MAC#1K，src[，dst]4.MACSmem，#1k，src[,dst]说明：该指令实现乘累加运算，想成结果和src相加，运算结果存放在dst中。若没有定义dst，则存放在src中。对于第一种和第3种语法，其中一个乘数在T寄存器中，对于第2种语法，指令结束后，Xmem中的值存放在T寄存器中。对于第4种语法，指令结束后，Smem中的值存放在T寄存器中。如果使用了R后缀，则对乘累加值进行舍入处理。指令受FRCT和SXM状态标志位的影响，只想结果影响OVdst。MVDD语法：MDDXmem，Ymem说明：将通过Xmem寻址的数据存储区单元的值复制到Ymem殉职的数据存储区单元中去ST||LD语法：1.STsrc,Ymem||LDXmem,dst2.STsrc,Ymem||LDXmem,T说明：src左移（ASM-16）位后存放到Ymem中；同时并行执行Xmem左移16位后装入dst或Xmem直