DSP原理与应用-课件

《DSP原理与应用》课件出版社第1章绪论第2章TMS320C54x硬件系统

第3章TMS320C54x指令系统

第4章TMS320C54x的软件开发

第5章CCS集成开发软件

第6章TMS320C54x片内外设

走信息路读北邮书本书的封面出版社第1章绪论第2章TMS320C54x硬件系统

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第5章CCS集成开发软件

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1.1数字信号处理概述1.2可编程DSP芯片1.3DSP芯片的发展及应用《DSP原理与应用》课件出版社第1章绪论第2章TMS320C54x硬件系统

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第5章CCS集成开发软件

第6章TMS320C54x片内外设

《DSP原理与应用》课件走信息路读北邮书

2.1

TMS320C54x硬件结构特性

2.2总线结构2.3中央处理单元2.4存储器和I/O空间

2.5硬件复位操作

2.6TMS320VC5402引脚及说明

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第5章CCS集成开发软件

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3.1

寻址方式3.2指令系统

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第5章CCS集成开发软件

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4.1

TMS320C54x软件开发过程4.2

汇编语言程序的编写方法

4.3汇编语言程序设计实例

4.4软件编程时需注意的几个问题

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第5章CCS集成开发软件第6章TMS320C54x片内外设

5.1

CCS主要功能5.2

CCS的安装和设置

5.3

CCS的使用

5.4用CCS实现简单程序开发

5.6

CCS的图形显示功能

走信息路读北邮书5.7

CCS中的其他问题

《DSP原理与应用》课件5.5

CCS工程文件的调试

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第5章CCS集成开发软件

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6.1

中断系统6.2定时器

6.3时钟发生器

6.4软件可编程等待状态发生器

6.5可编程分区切换逻辑

走信息路读北邮书6.6通用I/O引脚

6.7主机接口6.8串行口《DSP原理与应用》课件可编程DSP芯片1.21.2.3DSP产品简介1.2.1

DSP芯片的特点

1.2.2

与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较

数字信号处理概述1.1数字信号处理主要有以下几种实现方法：PC机软件实现

PC机+专用处理机实现通用单片机（51、96系列等）实现专用DSP芯片实现通用可编程DSP芯片

数字信号处理概述DSP可以代表数字信号处理技术（DigitalSignalProcessing），也可以代表数字信号处理器（DigitalSignalProcessorDSP芯片的特点1.2.1采用哈佛结构

多总线结构流水线结构

专用的硬件乘法器特殊的DSP指令

指令周期短

硬件配置强

多处理器结构DSP芯片的特点与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较1.2.2但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主的模数混合设计，同时在成本上单片机的价格也低的多。与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较尽管微处理器集成度很高，但仍需要较多的外围电路，使得其性价比、体积、功耗都都比DSP大的多。FPGA/CPLD进行各种数字信号处理混合功能实现就不如DSP，进行复杂运算如解方程或浮点数据处理也不行

DSP产品简介1.2.3在生产通用DSP的厂家中，最有影响的有：AD公司、AT&T公司(现在的Lucent公司)、TI公司(美国德州仪器公司)和NEC公司。

DSP产品简介DSP芯片的发展及应用

1.31.3.2DSP芯片的应用1.3.1

DSP芯片的发展

DSP芯片的发展1.2.1（1）发展高速、高性能的DSP器件（2）高度集成化（3）低功耗低电压（4）开发专用DSP芯片（5）提供更加完善的开发环境（6）扩大应用领域

DSP芯片的发展DSP芯片的应用1.2.1（1）通用数字信号处理：如数字滤波、快速傅立叶变换、卷积、相关运算、波形产生等。（2）通信：如高速调制解调器、数据加密、数据压缩、纠错编码、可视电话等。（3）语音处理：如语音识别、合成、矢量编码、语音信箱等。（4）图形/图像处理：如三维图像变换、模式识别、图像增强、动画、电子地图等。（5）自动控制：如机器人控制、自动驾驶、发动机控制、磁盘控制等。DSP芯片的应用TMS320C54x的硬件结构特性2.12.1.2TMS320C54X的主要特性2.1.1TMS320C54X的硬件结构TMS320C54x的硬件结构2.1.1硬件结构TMS320C54x是目前应用较为广泛的16bit定点DSP，适应远程通信等实时嵌入式应用的需要。它具有高度的操作灵活性和运行速度，使用改进的哈佛结构（一组程序存储器总线、3组数据存储器总线、4组地址总线），具有专用硬件逻辑的CPU、片内存储器、片内外围设备以及一个高度专业化的指令集。使C54xx具有功耗小、高度并行等优点，可以满足电信等众多领域实时处理的要求。

TMS320C54x的主要特性CPU1存储器22.1.2片内外设3指令系统4CPU2.1.2（1）先进的多总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线)。（2）40位算术逻辑运算单元(ALU)。包括1个40位桶形移位寄存器和2个独立的40位累加器。（3）1717位并行乘法器，与40位专用加法器相连,用于非流水线式单周期乘法/累加(MAC)运算。（4）比较、选择、存储单元(CSSU)，用于加法/比较选择。（5）指数编码器，可以在单个周期内计算40位累加器中数值的指数。（6）双地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元(ARAU)CPU存储器2.1.2（1）具有192K字（16bit）可寻址存储空间：（2）片内双寻址RAM(DARAM)但一般情况下，DARAM总是映射到数据空间，用于存放数据（3）片内单寻址RAM(SARAM):SARAM也可分成若干块，但在一个机器周期内只能读一次或写一次。ARAU)存储器片内外设2.1.2常用的片内外设有：（1）软件可编程等待状态发生器。（2）可编程分区转换逻辑电路。（3）片内锁相环(PLL)和时钟发生器。（4）可编程串行接口（4种）（5）可编程定时器16位（1-2个）（6）8位或16位主机接口(HPI)。（7）多种节电模式：软件控制片外总线、CLKOUT、器件电压片内外设指令系统2.1.2在DSP的指令系统中，设计了一些特殊的DSP指令，主要有：（1）单指令重复和块指令重复操作。（2）用于程序和数据管理的块存储器传送指令。（3）32位长操作数指令。（4）同时读入2或3个操作数的指令。（5）可以并行存储和并行加载的算术指令。（6）条件存储指令。 （7）从中断快速返回的指令。指令系统总线结构2.2TMS320C54xDSP的总线结构是围绕8条16位的总线建立的，即一条程序总线、三条数据总线和4条地址总线。。1．

一条程序总线(PB)：传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。2．三条数据总线(CB、DB和EB)：将内部各单元(如CPU、数据地址生成电路、程序地址生成电路、在片外围电路以及数据存储器)连接在一起。其中，CB和DB总线传送从数据存储器读出的操作数，EB总线传送写到存储器中的数据。3．四条地址总线(PAD，CAB，DAB和EAB)：传送执行指令所需要的地址。总线结构中央处理单元2.32.3.2CPU状态和控制寄存器

2.3.1累加器A和B

累加器A和B2.3.1CPU有两个40位累加器A和B，用来存放参加运算的数据或存放ALU运算的结果。累加器A和BCPU状态和控制寄存器2.3.2TMS320C54x有三个状态和控制寄存器，分别为状态寄存器ST0、状态寄存器ST1和处理器方式状态寄存器PMST。ST0和ST1包括各种工作条件和工作方式的状态，PMST包括存储器配置状态和控制信息。CPU状态和控制寄存器状态寄存器ST015～1312111098～0ARPTCCOVAOVBDP状态寄存器ST0位结构状态寄存器ST1151413121110987654～0BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASM状态寄存器ST1的位结构处理器方式状态寄存器PMST15～76543210IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOFFtSMULtSSTt图2-11处理器方式状态寄存器PMST的位结构存储器和I/O空间2.42.4.2程序存储器

2.4.1存储器空间的分配

2.4.4I/O存储器2.4.3数据存储器存储器空间的分配2.4.1所有TMS320C54x芯片都包括随机访问存储器RAM和只读存储器ROM。RAM可分为两种：双访问RAM（DARAM）和单访问RAM（SARAM）。片内DARAM分成若干块，每一个块可以在一个机器周期内读两次或读一次写一次，SARAM也分成若干块，在一个机器周期内只能读一次或写一次。C54x所有内部和外部程序存储器及内部和外部数据存储器分别统一编址。内部RAM总是映射到数据存储空间，但也可映射到程序存储空间。

存储器空间的分配TMS320VC5402存储器分配图

TMS320VC5402存储器分配图TMS320VC5402存储器分配图程序存储器2.4.2程序存储空间用来存放要执行的指令和执行中所需的系数表。C5402共有20条地址线，可寻址l兆字的外部程序存储器。它的内部ROM和DARAM可通过软件映射到程序空间。当存储单元映射到程序空间时，CPU可自动地按程序存储器对它们进行寻址。如果程序地址生成器(PAGEN)产生的地址处于外部存储器，CPU可自动地对外部存储器寻址。

程序存储器数据存储器2.4.3C54x的数据存储器空间为64K字。可以通过设置寄存器PMST中的DROM位，将片内ROM配置在数据存储器空间，这样可以用指令将片内ROM作为数据存储器中的数据ROM来读取。

数据存储器I/O存储器2.4.4C54x除了程序和数据存储器空间外，还有一个I/O存储器空间。它是一个64K字的地址空间（0000H~FFFFH），都在片外。可以用两条指令（输入指令PORTR和输出指令PORTW）对I/O空间寻址。

I/O存储器硬件复位操作2.5复位（RS）是一个不可屏蔽的外部中断，复位后VC5402将进入一个已知状态。正常操作是上电后RS应至少保持5个时钟周期的低电平，以确保数据、地址和控制线的正确配置。复位后（RS变高电平），处理器从FF80H处取指，并开始执行程序。硬件复位操作TMS320VC5402引脚及说明

2.5TMS320VC5402引脚图TMS320VC5402引脚及说明TMS320VC5402引脚图TMS320VC5402引脚图寻址方式3.43.1.2绝对寻址

3.1.1立即数寻址3.1.4直接寻址3.1.3累加器寻址3.1.5间接寻址3.1.6存储器映像寄存器寻址3.1.7堆栈寻址立即数寻址

2.1.2立即数寻址，即需要寻找的数就在指令里，不需要到存储器中去找。一条指令中可对两种立即数编码，一种是短立即数（3、5、8或9位），另一种是16位的长立即数。短立即数指令编码为一个字长，16位立即数的指令编码为两个字长。立即数寻址指令中在数字或符号前加一个“#”号，来表示立即数

立即数寻址绝对寻址3.1.2绝对寻址有四种类型：

（1）数据存储器地址（dmad）寻址;（2）程序存储器地址（pmad）寻址；（3）端口地址（PA）寻址；（4）*（lk）寻址（适用与支持单数据存储器操作数的指令）。绝对寻址的代码为16位，所以包含有绝对寻址的指令至少有两个字长。

绝对寻址数据存储器地址寻址3.1.2数据存储器地址(dmad)寻址是用程序标号或一个表示16位地址的数据来确定指令所需要的数据空间的地址。

数据存储器地址程序存储器地址寻址3.1.2程序存储器地址(pmad)寻址是用一个符号或一个具体的数来确定程序存储器中的一个地址。

程序存储器寻址端口寻址3.1.2端口（PA）寻址使用一个符号或一个常数来确定外部I/O口地址

端口寻址*（lk）寻址3.1.2长立即数*（lk）寻址是用一个符号或一个常数来确定数据存储器中的一个地址。

*（lk）寻址累加器寻址

3.1.3累加器寻址是用累加器中的数作为一个地址。这种寻址方式可用来对存放数据的程序存储器寻址。只有两条指令PEADA和WRITA可以采用累加器寻址。

累加器寻址直接寻址

3.1.4直接寻址是一种常用的寻址方式，直接寻址是指在指令中包含有数据存储器地址的低7位。这7位作为偏移地址，与基地址（数据页指针DP或堆栈指针SP）一同构成16位数据存储器地址。利用这种寻址方式，可以在不改变数据页指针DP或堆栈指针SP内容的情况下，随机地寻址128个存储单元中的任何一个单元。直接寻址的优点是每条指令只需要一个字。

直接寻址间接寻址3.1.5DSP控制器内含8个辅助寄存器（AR0～AR7）和辅助寄存器算术单元（ARAU），专用于间接寻址的操作，不但提供了灵活而强大的间接寻址能力。而且使得间接寻址的速度非常快。间接寻址有四种类型：（1）单操作数间接寻址;（2）双操作数间接寻址；间接寻址单操作数间接寻址3.1.5单操作数间接寻址形式间接寻址可以完成增量、减量、变址、循环等常规寻址要求外，还可以完成数字信号处理算法常用的寻址功能

单操作数间接寻址单操作数间接寻址形式单操作数间接寻址形式双操作数间接寻址3.1.5双数据存储器操作数间接寻址类型为*ARx、*ARx-、*ARx+、*ARx+0%。所用辅助寄存器只能是AR2、AR3、AR4、AR5。其特点是：占用程序空间小，运行速度快，在一个机器周期内通过两个16位数据总线（C和D）读两个操作数。指令中Xmem表示从DB总线上读出的16位操作数，Ymem表示从CB总线上读出的16位操作数。双操作数间接寻址存储器映像寄存器寻址

3.1.6存储器映像寄存器寻址主要用于不改变DP、SP的情况下，修改MMR中的内容。因此，这种寻址方式对MMR执行写操作开销小。存储器映像寄存器MMR寻址有两种方法。（1）采用直接寻址方式，高9位数据存储器地址置0（无论SP、DP为何值），利用指令中的低7位地址直接访问MMR，相当于基地址为0的直接寻址方式。（2）采用间接寻址方式，高9位数据存储器地址置0（无论SP、DP为何值），按照当前辅助寄存器的低7位地址访问MMR。此种方式访问MMR，寻址操作完成后，辅助寄存器的高9位被强迫置成0。存储器映像寄存器寻址

堆栈寻址

3.1.7堆栈在调用子程序或者中断时能够自动保存程序计数器PC值，它也可以用来保存当前的环境或要传递的数据。堆栈存放数据是从高端地址向低端地址进行的。DSP用一个16