《DSP原理及应用》课件-第3章

杨词慧yangcihui@2012.11DSP原理及应用——浮点DSP芯片TMS320VC33第3章浮点DSP芯片TMS320VC333.1TMS320VC33的性能指标3.2TMS320VC33的硬件结构3.3`C3x指令系统3.1TMS320VC33的性能指标3.1TMS320VC33的性能指标TMS320VC33

简介指令周期分为13ns和17ns两种，单周期完成32位整数、40位浮点数的乘法运算DSP工作在75MHz主频时，运算能力达150MFLOPS片内34K×32位SRAM片上集成一个同步串口，两个32位定时器，1个DMA通道3.1TMS320VC33的性能指标TMS320VC33

简介（续）总存储空间：16M×32位具有程序引导传送功能具有4个内部译码页码选择信号PAGE0##，可大大简化与I/O及存储器的接口外部中断可选择边沿触发方式和电平触发方式3.1TMS320VC33的性能指标TMS320VC33

简介（续）内含8个扩展精度寄存器、两个地址发生器、8个辅助寄存器和两个辅助寄存器算术单元(ARAUs)采用0.18μmTimelineTM制造技术1.8V核心电压，3.3VI/O电压指令功能丰富3.2TMS320VC33的硬件结构`VC33引脚图3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能主要总线接口D31~D0：32位数据线A23~A0：24位地址线R/W#：读写控制STRB：外部选择PAGE0#~PAGE3#：外部页选择3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)主要总线接口(续)RDY#：准备好HOLD#：外部总线控制请求HOLDA#：外部总线控制请求响应3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)控制信号RESET#：复位EDGEMODE：边沿模式INT3#~INT0#：外部中断IACK#：中断响应MCBL/MP#：微机/微处理器模式选择3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)控制信号(续)SHZ#：关闭高阻抗XF1，XF0：外部标志。用做通用I/O或支持被互锁的处理器指令3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)同步串行口信号CLKR0,CLKX0：串口接收/发送时钟DR0,DX0：串口数据接收/发送引脚FSR0,FSX0：发送帧/接收帧同步脉冲3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)时钟信号TCLK0：定时器时钟0。作为输入时，定时器0使用该时钟计数；作为输出，由定时器0生成输出脉冲TCLK1：定时器时钟13.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)电源和振荡器信号H1：输出H1时钟H3：输出H3时钟CVDD：1.8V电源DVDD：3.3V电源VSS：接地3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)电源和振荡器信号(续)PLLVDD,PLLVSS：内部PLL电源/地EXTCLK：外部时钟XOUT，XIN：时钟输出/输入CLKMD0,CLKMD1：时钟模式选择RSV0~RSV1：保留3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的引脚及其功能(续)JTAG仿真EUM1~EMU0：仿真端口0和1TDI：测试数据输入TDO：测试数据输出TCK：测试时钟；TRST：测试重置TMS：测试模式选择3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构内部整体结构及总线程序指令总线：指令地址总线(PADDR)和指令数据总线(PDATA)数据总线：数据地址总线(DADDR1-2)和数据内容总线(DDATA)DMA总线:DMA地址总线和数据总线`VC33内部结构及总线连接3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构（续）内部整体结构及总线（续）内部总线的并行性

高性能程序指令总线可在一个机器周期内取一个指令字数据总线在一个周期内可进行两次存储器操作3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构（续）存储器和片内I/O设备`VC33片内的设备和存储器统一编址外部存储器接口具有32位数据线，24位地址线，存储器与I/O设备统一编址`VC33内存组织结构`VC33中断向量`VC33与片上设备有关的寄存器3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构（续）中断四种外部中断（INT3~INT0）片内I/O设备中断RESET信号引起的不可屏蔽中断3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构（续）中断（续）中断向量INT0~INT3的触发方式只能通过硬件控制EDGEMODE=1时，为下降沿触发EDGEMODE=0时，为低电平触发`VC33中断控制电路3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构（续）外围设备时钟有两种产生方法片内振荡器：XIN和XOUT外接晶振，EXTCLK接地片外直接输入时钟：由EXTCLK输入，XIN接地，XOUT悬空`VC33时钟电路`VC33时钟频率选择3.2TMS320VC33的硬件结构TMS320VC33的内部结构（续）寄存器28个寄存器（不包括PC）所有寄存器都可被乘法器和ALU操作，都可用作32位通用寄存器CPU寄存器的名称、机器码值和功能CPU寄存器的名称、机器码值和功能（续）CPU寄存器的名称、机器码值和功能（续）CPU寄存器的名称、机器码值和功能（续）扩展精度寄存器R7-R03.3

`C3x指令系统3.3`C3x指令系统数据传送和存储指令两操作数的算术与逻辑运算指令3操作数的算术与逻辑运算指令程序控制指令低功耗控制指令互锁操作指令并行运算指令`C3x指令集(113条指令)3.3`C3x指令系统汇编指令集简介数据传送和存储指令从存储器向一个寄存器传送一个字从寄存器向存储器传递并存储一个字系统堆栈操作传送和存储指令指令说明LDE传送浮点数的指数LDF传送浮点数的值LDFcond在一定条件下传送浮点数的值LDI传送整数LDIcond在一定条件下传送整数LDM传送浮点数的尾数LDP传送数据页指针执行之前00000003C5R52CAR12627H数据存储器LDI指令

句法：LDI src,dst

运算：src

dst

例如，LDF*-AR1(IR0),R55IR0执行之后0000000026R52CAR12627H数据存储器5IR0传送和存储指令（续）指令说明POP从栈中弹出整数POPF从栈中弹出浮点数的值PUSH向栈中压入整数PUSHF从栈中压入浮点数的值STF存储浮点数的值STI存储整数执行之前00000012DAR38098F6SPFFFF0DA48098F6h数据存储器POP指令

句法：POP dst

运算：*SP--

dst

操作数：dst寄存器（Rn，0≤n≤27）

例如，POPR3执行之后00FFFF0DA4R38098F5SPFFFF0DA48098F6h数据存储器3.3`C3x指令系统汇编指令集简介（续）两操作数的算术与逻辑运算指令源操作数：可以是存储字、寄存器或指令字的一部分目的操作数：寄存器两操作数的算术与逻辑运算指令指令说明ABSF一个浮点数值的绝对值ABSI一个整数值的绝对值ADDC带进位整数加法ADDF浮点数值加法ADDI整数加法AND逻辑与ANDN逻辑与非ASH算术移位CMPF浮点数值的比较执行之前0000000080R1AND指令

句法：AND src,dst

运算：dstANDsrc

dst

操作数：src

一般寻址方式

dst

任何CPU寄存器

例如，AND R1,R2执行之后0000001DFER20000000080R10000000080R2两操作数的算术与逻辑运算指令（续）指令说明CMPI整数的比较FIX将一个浮点数值转换为一个整数FLOAT将一个整数转换为一个浮点数值LSH逻辑移位MPYF浮点数乘法NEGB带借位的整数取补NEGF浮点数值取补NEGI整数取补NORM浮点数规格化两操作数的算术与逻辑运算指令（续）指令说明NOT逻辑非OR逻辑或RND浮点数的循环ROL循环左移ROLC带进位的循环左移ROR循环右移RORC带进位的循环右移SUBB带借位的整数减法SUBC一定条件下的整数减法两操作数的算术与逻辑运算指令（续）指令说明SUBF浮点数值的减法SUBI整数减法SUBRB整数带借位减SUBRF浮点数带借位减SUBRI整数带借位减TSTB测试位XOR异或3.3`C3x指令系统汇编指令集简介（续）3操作数的算术与逻辑运算指令两个源操作数，或一个源操作数，一个数字操作数，源操作数可以是存储字、寄存器一个目的操作数：寄存器3操作数的算术与逻辑运算指令指令说明ADDC3带进位的加法ADDF3浮点数值的加法ADDI3整数的加法AND3逻辑ANDANDN3逻辑AND求补ASH3算术移位CMPF3浮点数值的比较CMPI3整数的比较LSH3逻辑移位执行之前00000000DCR40000000010R500000000A0R7ADDI3指令

句法：ADDI3src2,src1,dst

运算：src1+src2

dst

例如，ADDI3 R4,R7,R5执行之后00000000DCR4000000017CR500000000A0R73操作数的算术与逻辑运算指令指令说明MPYF3浮点数的乘法MPYI3整数的乘法OR3逻辑ORSUBB3带借位的整数减法SUBF3浮点数减法SUBI3整数加法TSTB3测试位XOR3异或3.3`C3x指令系统汇编指令集简介（续）程序控制指令所有影响程序流的指令程序控制指令指令说明Bcond条件分支（标准）BcondD条件分支（延时）BR无条件分支（标准）BRD无条件分支（延迟）CALL子程序CALLcond条件子程序DBcond条件减法分支（标准）DBcondD条件减法分支（延迟）IACK中断确认执行之前000003FF00R02B00PCBcond

指令

句法：Bcond

src

运算：如果条件为真，则

src为寄存器寻址模式时，srcPC

src为PC相对寻址模式时，disp+PC+1PC

例如，BZR0执行之后000003FF00R03FF00PC程序控制指令指令说明IDEL空闲直到中断NOP空操作RETIcond带条件中断返回RETScond带条件子程序返回RPTB重复中断程序块RPTS重复单一指令SWI软件中断TRAPcond带条件的陷阱低功耗控制指令指令说明IDLE2低电位等待LOPOWER时钟16分频，慢速运行MAXSPEED恢复正常时钟，回到正常运行速度互锁操作指令指令说明LDFI加载浮点值LDII加载整数SIGI信号，内部时钟STFI存储浮点值STII存储整数支持多处理器通信，保证通信和高速运算的正确3.3`C3x指令系统汇编指令集简介（续）并行运算指令并行传送寄存器并行算术运算算术或逻辑运算指令和一个存储指令并行操作带存储的并行算术运算指令指令说明ABSF||STF求浮点数的绝对值并存储浮点值SBSI||STI求整数的绝对值并存储整数ADDF3||STF浮点数的加法并存储一个浮点值FIX||STI将浮点数转换成整数并存储整数LDF||STF存储一个浮点数并存储LSH3||STI逻辑移位并存储整数MPYI3||STI整数乘法并存储整数NEGI||STI整数取否定并存储OR3||STI逻辑OR并存储整数带存储的并行算术运算指令（续）指令说明STI||STI整数的加法并存储整数SUBI3||STI逻辑AND并且存储一个整数ADDI3||STI整数的加法并存储整数AND3||STI逻辑AND且存储一个整数ASH3||STI算术移动并存储整数FLOAT||STF把一个整数转换为一个浮点数并存储LDI||STI传送并存储整数MPY3||STF浮点数乘法并存储浮点数带存储的并行算术运算指令（续）指令说明NEGF||STF浮点数取否定并存储NOT||STI值求补并存储整数STF||STF存储浮点数SUBF3||STF浮点数减法并存储浮点数XOR3||STI逻辑异或并存储整数并行传送指令指令说明LDF||LDF传送浮点数值LDI||LDI传送整数并行乘法、加法与减法指令指令说明MPYF3||ADDF3浮点数的乘法和加法MPYID||ADDI3整数乘法和加法MPYF3||SUBF3浮点数的乘法和减法MPYI3||SUBI3整数乘法和减法3.3`C3x指令系统寻址方式一般寻址方式（G）指令形式：dstoperationsrcdst寄存器寻址直接寻址间接寻址立即寻址一般寻址方式下的编码操作码G目的操作数源操作数31-2928-23222120-1615-1110-87-54-0000operation00dst00000000000src000operation01dst直接000operation10dstmodnARnDisp000operation11dst立即数G00，寄存器寻址；01：直接寻址；10：间接寻址；11：立即寻址寄存器寻址例如：ABSFR1;R1=|R1|CPU寄存器地址/汇编器参数和函数直接寻址Syntax:@expr操作数地址：由DP和expr一起决定直接寻址例如：间接寻址操作数地址=ARn句法:*ARn修改域:11000间接寻址操作数地址=ARn+disp句法:*+ARn(disp)修改域:00000带偏移的间接寻址带寄存器R0的间接寻址带寄存器R1的间接寻址立即数寻址句法：expr短立即数寻址举例长立即数寻址举例3.3`C3x指令系统寻址方式3操作数寻址方式指令形式：src1operationsrc2dst3操作数寻址方式的编码操作码Tdstsrc1src231-2928-23222120-1615-1312-1110-87-54-32-0001operation00dst000src1000src2001operation01dstmodnARn000src2001operation10dst000src1modmARm001operation11dstmodnARnmodmARmmodm和modn各自代表伴随ARm和ARn域的改变域3操作数的寻址类型Tsrc1寻址方式src2寻址方式00寄存器模式(任何CPU寄存器)寄存器模式(任何CPU寄存器)01间接模式(disp=0,1,IR0,IR1)寄存器模式(任何CPU寄存器)10寄存器模式(任何CPU寄存器)间接模式(disp=0,1,IR0,IR1)11间接模式(disp=0,1,IR0,IR1)间接模式(disp=0,1,IR0,IR1)3.3`C3x指令系统寻址方式并行寻址方式31 3029 2625 24232221 191 0operationPd1d2src1并行寻址方式指令并行寻址方式dst1

0:R0

1:R1dst2

0:R2

1:R3并行寻址的编码3.3`C3x指令系统寻址方式并行寻址方式（续）18 1615 1110 87 32 0src2modnARnmodmARmsrc3

indirectsrc4

indirect并行