第2章__TMS320C54x数字信号处理_[1]...
TMS320C54X芯片概述
• 2.流水线操作。TMS320系列处理器的 流水线深度从2-6级不等，也就是说，处 理器可以并行处理2-6条指令，每条指令 处于流水线上的不同阶段。例如在一个 三级流水线操作中，取指，译码和执行 操作可以独立地处理，这可使指令执行 能够完全重叠。这样就增强了处理器的 处理能力。
• 3.专用的硬件乘法器。在一般形式 的FIR滤波器中，乘法是DSP的重要组成 部分。在TMS320系列中，由于具有专用 的硬件乘法器，乘法可以在一个指令周 期内完成。这样可以大量降低FIR的计算 时间。
• 3.多处理器DSP芯片。它内部集成了 多个DSP芯片以获得更好的性能。如TM S320C8X。
• 在这些芯片中，TMS320C54X是为实现 低功耗，高性能而专门设计的定点DSP 芯片，它主要应用于无线系统中，下来 我们对它做一个较为详细的介绍。
TMS320C54X的基本特点
• 1.中央处理单元 • 先进的多总线结构，有一条程序总线 （PB），三条数据总线（CB，DB和EB） 和四条地址总线（PAB，CAB，DAB和 EAB）
1149.1标准的 边界扫描逻辑接口，即JTAG扫描逻
辑电路，用于仿真和测试，可以实现在 线仿真。
TMS320C54X的BOOT设计
• 由于直接将程序写入DSP芯片非常困难， 所以TMS320C54X DSP芯片都在片内设 置有BOOT程序，它的主要作用是在开机 时将用户程序从外部装入到程序存储器。
• 5.军事---如保密通信，雷达处理，声 纳处理，导航，导弹制导等； • 6.仪器仪表---如频谱分析，函数发生， 锁相环，地震处理等； • 7.自动控制---如引擎控制，声控，自 动驾驶，机器人控制，磁盘控制等；
• 8.医疗---如助听，超声设备，诊断工 具，病人监护等； • 9.家用电器---如高保真音响，音乐合 成，音调控制，玩具与游戏，数字电话/ 电视等。
2.5C54x的存储空间结构
第2章 TMS320C54x的硬件结构 微处理器模式： MP/ MC=1
地址 程序存储空间
OVLY=1： 0000H~007FH 0080H~3FFFH 4000H~FF7FH FF80H~FFFFH OVLY=0：
0000H~FF7FH FF80H~FFFFH
0000H 0000H
保留 内部DARAM 外部存储器 中断矢量表
’C5402有20条外部程序地址总线，其程
序
空间只能扩展到1M。
第2章 TMS320C54x的硬件结构
2．程序存储空间的分页扩展 分页扩展技术的特点： ① 有20或23条外部程序地址线，可寻址1M或8M存 储空间； ② 有1个额外的存储器映像寄存器—程序计数器扩展 寄存器XPC；
③ 有6条寻址扩展程序空间的指令，用于寻址扩展程
第2章 TMS320C54x的硬件结构
2．程序存储空间的分页扩展
XX 0000H
公共块：由所有页共享
Page0 32K (片内RAM) 专用块：按指定的页号寻址
XX 7FFFH
XPC=XX
00 8000H
01 8000H
02 8000H
7F 8000H
Page0 32K
00 FFFFH 01 FFFFH
第2章 TMS320C54x的硬件结构
2.5.2 程序存储空间 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1M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。
● 256字正弦函数值查找表。 FC00H μ律扩展表 FE00H~FEFFH ● 保留 ● 中断向量表。 FF00H~FF7FH sin函数表 FE00H FF80H~FFFFH
dsp关于TMS320C54X的应用分解
目录第一章绪论 (1)第二章 DSP芯片的介绍 (3)2.1 DSP芯片的特点 (3)2.1.1 DSP芯片主要特点 (3)2.1.2 DSP芯片的优缺点 (3)2.2 DSP芯片的分类 (3)2.3 DSP芯片的应用 (4)2.4 TMS320vC5509芯片的介绍 (5)第三章总体设计 (7)3.1 硬件设计 (7)3.1.1DSP芯片 (7)3.1..2电源设计 (8)3.1.3复位电路设计 (8)3.1..4时钟电路设计 (9)3.1.5 程序存储器扩展设计 (10)3.1.6 数据存储器扩展设计 (10)3.1.7JTAG接口设计 (11)3.1.8 A/D接口电路设计 (11)3.2 总体电路图 (12)第四章 CCS集成开发工具 (14)4.1 CCS是什么 (14)4.2 CCS窗口简介 (15)4.2.1 CCS窗口示例 (15)4.2.2 CCS中常用的工具 (15)4.3 CCS的安装与设置 (16)第五章正弦信号发生器的实现过程 (18)5.1 正弦信号发生器的理论实现 (18)5.1.1 常用的理论实现方法 (18)5.1.2 编程实现 (18)5.2 调试过程 (25)第六章实验心得与体会 (38)参考文献 (39)第一章绪论数字信号处理是20世纪60年代，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。
它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。
其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。
数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息便于应用的目的。
例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。
数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。
因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。
DSP_TMS320C54X系列数字信号处理器与实验
第8章 TMS320C54X系列数字信号处理器与实验8.1 TMS320C54X系列数字信号处理器8.1.1 TMS320系列数字信号处理器简介TMS320系列数字信号处理器(DSP)是一种特别适用于处理实时数字信号的微处理器。
该系列中的第一个定点DSP是美国TI公司于1981年推出TMS32010。
到目前为止，TMS320系列的DSP产品已经经历了多代技术的革新，先后开发出了TMS320Clx、TMS320C2x、TMS320C2xx、TMS320C5x、TMS320C54X、TMS320C62x等定点DSP；TMS320C3x、TMS320C4x、TMS320C67x等浮点DSP；以及TMS320C8x多核数字信号处理器。
虽然TMS320系列中的同代不同型号的DSP产品的CPU结构是相同的，但是各自的片内存储器及外设电路的配置是不定相同的。
由于片内集成了存储器和外围电路，使TMS320系列器件的系统成本降低，并且节省电路板的空间。
对于一个专用DSP处理器来说，完成相应处理任务的速度以及字长是衡量其性能的主要指标，而对于一个通用DSP处理器来说，百万次指令每秒执行个数MIPS则是评价其最常用的指标。
相对于大多数定点DSP单周期内可以完成一次乘法和加法，浮点DSP却可以单周期内可以完成2或3次乘法和加法，因此百万次浮点运算每秒(MFLOPS)就成为衡量浮点DSP的重要指标。
DSP片内除了有运算单元外，其还有许多其它功能部件，因此百万次操作每秒MOPS就成了衡量DSP片内功能强弱的又一指标，并且其可以达到MIPS指标的5到10倍，但这些指标并不能指示DSP的实际处理速度，于是在执行FFT、FIR滤波等实用算法的时候，执行时间就成为一个相对客观的评价标准。
与一般的微处理器／微型计算机相比，TMS320系列DSP不但适用于语音合成和数字滤波那样的信号处理问题，而且也支持要求同时进行多种操作的更复杂的应用。
第2章TMS320C54x的硬件结构DSP技术与应用实例第3版
MP/MC=0
地址
程序存储空间
0000H 存储器映射
005FH 0060H 007FH 0080H
寄存器 暂存寄存器 片上DARAM
3FFFH 4000H EFFFH F000H
FEFFH FF00H
FFFFH
（16千字×16位） 外部存储器 DROM=1： 片上ROM DROM=0： 片外ROM DROM=1： 保留 DROM=0： 片外存储器
5．比较、选择和存储单元
累加器A
累加器B
乘法器MUX
比较COMP
状态移位TRN
测试TC
CSSU
桶形移位器
写选择 MSW/LSW
EB15-EB0
6．指数编码器
指数编码器是用于支持单周期指令EXP的专用硬件。 在EXP指令中,累加器中的指数值能以二进制补码的 形式存储在T寄存器中,范围为8～31位。 指数值定义为前面的冗余位数减 8 的差值,即累加器 中为消除非有效符号位所需移动的位数。 当累加器中的值超过32位时，该操作将产生负值。
DROM控制的
扩展程序存储器结构图
00 0000H
第0页
0页 64千字
00 FFFFH
1 0000H
第1页 低32千字 （片外）
1 7FFFH 1 8000H
第1页 高32千字 （片外）
1 FFFFH
………… ………… …………
………… ………… …………
F 0000H
第15页 低32千字 （片外）
寄存器 符号 AR1 AR2 AR3 AR4 AR5 AR6 AR7
SP BK BRC RSA REA PMST XPC
寄存器名称
辅助寄存器1 辅助寄存器2 辅助寄存器3 辅助寄存器4 辅助寄存器5 辅助寄存器6 辅助寄存器7 堆栈指针寄存器 循环缓冲区大小寄存器 块循环寄存器 块循环起始地址 块循环结束地址 处理器工作方式控制寄存器 程序计数器扩展寄存器 保留
DSP第2章 'C54x的硬件结构2
2013年8月15日
DSP原理及应用
6
3．工作方式状态寄存器PMST
主要设定和控制处理器的工作方式和存储器的配置，反映 处理器的工作状态。
15~7 6 5 4 AVIS 3 2 1 0 SST
IPTR MP/MC OVLY
DROM CLKOFF SMUL
中 断 向 量 指 针
CPU 工 作 方 式 选 择 位
③ 暂存器SPRAM。
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DSP原理及应用
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特殊功能寄存器
功能：主要用于程序的运算处理和寻址方式的选
择和设定。地址范围：0000H~001FH。 外设寄存器 ’C5402的CPU寄存器共有27个，CPU访问这 功能：用来控制片内外设电路的状态和存放数据。 些寄存器时，不需要插入等待时间。 地址范围：0020H~005FH。 包括串行口通信控制寄存器组、定时器定时控 暂存器SPRAM 制寄存器组、时钟周期设定寄存器组等。 功能：用来暂存变量。地址范围：0060H~007FH。
中断屏蔽寄存器 10H 中断标志寄存器 11H 保留 ( 用于测试 ) 12H 保留 ( 用于测试 ) 13H 保留 ( 用于测试 ) 14H 保留 ( 用于测试 ) 15H 状态寄存器0 16H 状态寄存器1 17H 累加器A低字(15~0位) 18H 累加器A高字(31~16位) 19H 累加器A保护位(39~32位) 1AH 累加器B低字(15~0位) 1BH 累加器B高字(31~16位) 1CH 累加器B保护位(39~32位) 1DH 暂存寄存器 1EH DSP原理及应用 状态转移寄存器 1FH
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存储器映像的CPU寄存器， 存储器映像的外设寄存器 特殊功能寄存器
TMS320C54X DSP 芯片的指令系统
分成512页,每页128个单元 DP取值范围：0～511 7位偏移地址范围：0～127 不改变基地址,可寻址连续的128个单元 DP复位值为0
直接寻址
DP值 00000 0000 偏移量 000 0000 „ 111 1111 000 0000 „ 111 1111 000 0000 „ 111 1111 „ 000 0000 „ 111 1111 数据存储器 第0页：0000H--007FH
例:MVDM 2000H,T RPT #19 ;数据块的复制 ;SAMPLE为常数表示 ;的地址 MVKD 0200H,*AR2+ MVMD AR2,SAMPLE
程序存储器地址(pmad)寻址
确定程序存储器中的一个地址 主要指令：
FIRS MACD MACP MVDP MVPD
Xmem, Smem, Smem, Smem, pmad,
位倒序寻址
主要用于FFT算法。 8点FFT的位码倒序：
若输入顺序：X(0)、X(1)、X(2) 、X(3)、 X(4) 、X(5) 、X(6)、X(7)； 则输出顺序：Y(0)、 Y(4)、Y(2) 、Y(6)、 Y(1) 、Y(5) 、Y(3)、 Y(7).
16点FFT的位码倒序：表3.1.6
累加器:
Src,dst,dst_,A,B
移位值:
ASM,TS,SHFT,SHIFT K,k3,k5,k9,lk
立即数:
运算符及其优先级，表3.2.2
3.1 寻址方式
两种:数据寻址和程序寻址 数据寻址(7种基本方式)
立即数寻址 绝对地址寻址 累加器寻址 直接寻址 间接寻址 存储器映射寄存器寻址 堆栈寻址
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TMS320C54x硬件系统 第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 第4章 第5章 TMS320C54x指令系统 指令系统 TMS320C54x的软件开发 的软件开发 CCS集成开发软件 集成开发软件
TMS320C54x片内外设 第6章 TMS320C54x片内外设
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CCS集成开发软件 第5章 CCS集成开发软件
5.4
用CCS实现简单程序开发 实现简单程序开发
5.5 CCS工程文件的调试 工程文件的调试 TMS320C54x片内外设 第6章 TMS320C54x片内外设 CCS的图形显示功能 5.6 的图形显示功能 5.7 CCS中的其他问题 中的其他问题
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2.1.2
存储器
存储器
（1） 具有192 K字（16bit）可寻址存储空间： 具有192 K字 16bit）可寻址存储空间： 但一般情况下，DARAM总是 （2） 片内双寻址 RAM(DARAM) 但一般情况下，DARAM总是 映射到数据空间， 映射到数据空间，用于存放数据 片内单寻址RAM(SARAM):SARAM也可分成若干块， RAM(SARAM):SARAM也可分成若干块 （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 一次。 在一个机器周期内只能读一次或写一次。 ARAU)
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2.1.2
TMS320C54x的主要特性 的
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CPU 存储器 片内外设 指令系统
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CPU CPU