DSP芯片概述课件

Freescale(Motorola)

16位DSP原理及开发技术

2.DSP芯片概述

第一部分

Freescale(Motorola)16位DSP

DSP56800介绍模拟滤波器原理图模拟滤波器优点：响应速度快缺点：精度低、放大器的线性及可处理信号的动态范围有很多限制、温度漂移大、系统调试不方便等。DSP芯片硬件和软件的结合|------------------------DSP芯片-------------------------------|用DSP实现FIR滤波器的特点：软件与硬件的结合，有大量数学运算，稳定可靠………DSP与CPU一普通CPU与DSP结构上的区别普通CPU：

采用冯.诺曼结构（程序与数据统一编址，不区分存储器的程序空间和数据空间）。

DSP：采用哈佛结构（程序与数据空间分开编址）即多总线结构。

DSP56800内核的内部总线有7条：PABPDBXAB1XAB2XDB2CGDBPGDB改进的哈佛结构：程序和数据空间相互传数据。DSP与CPU（续）（1）单并行处理例：ADDX0，AY0，X:（R1）+N

（2）双重并行处理例：MACRX0,Y0,AX:(R0)+N,YX:(R3)-,X0;二、由于多总线结构，DSP可实现指令的并行处理DSP与CPU（续）

四运算方面

乘加运算循环运算CPU要调用相应每一次检查是否乘、加函数循环n次DSP在一或二个时钟有重复n次指令周期内完成乘加REPn运算，用硬件逻辑有循环n次指令完成Doloopn如MAC指令DSP与CPU（续）五CPU与DSP存储器CPU：片内存储器和片外可扩展存储器RAM、ROM（Flash)DSP:程序Flash、程序RAM、数据Flash、数据RAM、B00tFlash等等。

DSP的存储器比单片机要复杂得多！DSP与CPU（续）六CPU与DSP56800的中断DSP56800的中断比CPU要复杂得多：（1）DSP56800的中断源可达64个；（2）DSP56800的中断优先级达7级；（3）DSP56800与中断有关的寄存器多,达到14个。DSP56800内核结构DSP56800的算数逻辑单元（ALU）组成：内部寄存器

乘/加器MAC

极值限制器DSP56800的算数逻辑单元

3个16位的数据输入寄存器X0、Y0和Y1，其中Y0与Y1可作为1个32位寄存器Y

2个32位的累加寄存器A和B，A=A1+A0，再加上A2成为36位

B=B1+B0，再加上B2成为36位A、B寄存器是当作36位还是当作32位来用，由用户在程序中设定，即对程序控制器中的运行模式寄存器OMR中的CC位编程内部寄存器DSP56800的地址产生单元（AGU）地址指针寄存器偏移量寄存器地址域寄存器堆栈指针寄存器组成：DSP56800的地址产生单元寄存器通用地址寄存器R0-R3：等效为C语言中的指针类型的寄存器变量，用于访问存储器。地址偏移量寄存器N：常包含用于更新地址的偏移量，可为CGDB所读/写，可作为地址运算单元的输入。地址域寄存器M01:用于定义一个循环缓冲区。只有R0和R1可以与M01合作完成循环存储域的运算,R3是在存储器的并行处理时,用做读/写片内存储器的寄存器。堆栈指针SP:所有push和pop指令中都必须用到的寄存器，复位后要首先对SP初始化用R0寄存器间接寻址一例$1000数据存储器XXXX$1000R0(无影响)N(无影响)M01$1000R0(无影响)N(无影响)M01150150150150150150150例:MOVEA1,X:(R0)$1000数据存储器1234150执行后执行前012345678A2A015031163235A1A012345678A2A015031163235A1A流水线效应消除流水线效应的方法有两种—在两条指令间插入一条NOP指令,或者重排近处的指令,使流水线效应的条件不再成立。

一个AGU流水线效应的例子move#$4,r0moveX:(r0),b;用的是r0以前的值,不是"4"movex0,y0

方法1-在两条指令间插入一条NOP指令move#$4,r0nop;插入NOP指令moveX:(r0),b;使用r0的新值,"4"movex0,y0方法2-重排指令,使条件不再成立move#$4,r0movex0,y0;moveX:(r0),b;使用r0的新值,"4"例设计一个FIR滤波器算式：c(0)*x(n-0)y(n)=c(1)*x(n-1)c(99)*x(n-99)++...+扩展的等式：应怎样计算这个等式?-为100个系数(c(i))开辟100个存储单元===>数据存储器.为100个数据样本(x(i))开辟100个存储单元===>数据存储器-乘法指令-加法指令-传输指令X:000C(0)C(1)C(2)C(99)X:099X:128X:227X(n-0)X(n-1)X(n-2)X(n-99)MPYADDMOVE clr a ;清除累加器 move #0,r3 ;为系数设置指针 move #128,r0 ;为数据设置指针move X:(r0)+,y0 X:(r3)+,x0do#100,label macx0,y0,a X:(r0)+,y0 X:(r3)+,x0label这段代码有什么问题，会导致汇编错误?设计一个FIR滤波器DSP56800的程序控制单元（PCU）主要功能：指令读取指令译码硬件循环控制中断处理存储器的操作和使用DSP56800的程序控制单元（PCU）

PC：程序计数器，提供读取程序存储空间的地址

SR：状态寄存，包括一个8位的模式寄存器MR和一个8位的条件码寄存器CCR。

OMR：运行模式寄存器

HWS：硬件堆栈寄存器

LC：循环次数寄存器

LA：循环地址寄存器组成：三循环地址寄存器LA、循环次数寄存器LC、硬件堆栈寄存器HWS

作用：他们用于循环语句的控制。DSP56800指令集中有两种循环控制指令：REP和DO指令。

REP指令实例：REP#5;ASLA；将ASLA指令重复执行5次立即数5是被锁存在循环次数寄存器LC中。REP指令只能重复紧接着的一条指令，不能实现多条指令的循环。三循环地址寄存器LA、循环次数寄存器LC、硬件堆栈寄存器HWS（续）DO指令实例：DO指令：DO#8，END;开始循环语句MOVEX:（R0），A;REP#3;REP嵌套在DOLOOP中ASLAMOVEA，X：(R0)+;循环指令的最后一条指令END……….;下一条指令

REP指令可以嵌套在DO指令中。DSP56800的可寻址空间程序空间大小为64K字，0-$7F为中断向量区，$80-$FFFF为程序存储器区。数据空间大小为64K字，$FFC0-$FFFF为外设的I/O短寻址空间，$0-$FFBF为数据存储器区。启动Flash(BootFlash)DSP56800系列各种型号芯片还有2K字的启动

Flash(BootFlash),可用于上电复位系统初始化和启动。DSP启动有多种方式：片内Flash启动；片外Flash启动；从I/O口下载一段程序到片内程序RAM中启动；BootFlash启动。DSP56800系列DSP56800内核的内部总线程序空间地址总线PAB：用于读取程序程序空间数据总线PDB：用于读/写数据空间的数据数据地址总线XAB1：用于读/写数据空间的存储器数据地址总线XAB2：只与片内存储器相连，对外部存储器不起作用内部全局数据总线CGDB：用于读/写内部寄存器外设全局数据总线PGDB：用于以I/O短寻址方式读/写外设外部数据总线XDB2DSP56800内核的内部总线DSP56800的工作模式

运行模式寄存器OMR中的MB、MA位一同连到DSP外部引脚XBOOT上：

XBOOT=0，单片方式。不需要外部扩展

ROM(Flash)和RAMXBOOT=1，扩展方式。需要外部扩展

ROM(Flash)和RAM，外部扩展的RAM对程序的调试有利。56800系列DSP应用领域DSP56F801～DSP56F807具有多种外围电路，适合于移动控制、智能设备、电源控制、汽车控制等。DSP56F824多用于电池供电的低