[精选]TMS320C54XDSP原理及应用乔瑞萍第1章绪论资料PPT课件
TMS320C54xDSP(精)知识分享
T M S320C54x D S P(精)TMS320C54x DSP CPU与外设第一章综述1 总线结构C54x包括8条16比特宽度的总线，其中：●一条程序总线（PB）●三条数据总线（CB、DB、EB）●四条地址总线（PAB、CAB、DAB、EAB）2CPUC54x的CPU结构包括：●40比特的ALU，其输入来自16比特立即数、16比特来自数据存储器的数据、暂时存储器、T中的16比特数、数据存储器中两个16比特字、数据存储器中32比特字、累加器中40比特字。
●2个40比特的累加器，分为三个部分，保护位（39－32比特）、高位字（31－16比特）、低位字（15－0比特）。
●桶型移位器，可产生0到31比特的左移或0到16比特的右移。
●17×17比特的乘法器●40比特的加法器●比较选择和存储单元CSSU●数据地址产生器DAGEN●程序地址产生器PAGEN3外设C54x包括：●通用I/O引脚，XF和BIO●定时器●PLL时钟产生器●HPI口，8比特或16比特●同步串口●带缓存串口，BSP●多路带缓存串口，McBSP●时分复用串口，TDM●可编程等待状态产生器●可编程bank－switching模块●外部总线接口●IEEE1149.1标准JTAG口第二章存储器一般而言，C54x的存储空间可达192K16比特字，64K程序空间，64K数据空间，64KI/O空间。
依赖其并行的工艺特性和片上RAM双向访问的性能，在一个机器周期内，C54x可以执行4条并行并行存储器操作：取指令，两操作数读，一操作数写。
使用片内存储器有三个优点：高速执行（不需要等待），低开销，低功耗。
1 存储空间分配图（以C549为例）复位后，中断矢量表位于程序区FF80H 位置，可重新定位于程序空间任何一个128字的页面（其地址高9比特即页号由PMST 中IPTR 确定）。
2 程序存储区C54x 有片内ROM 、DARAM 、SARAM ，这些区域可以通过软件配置到程序空间。
TMS320C54x系列DSP概述
第一章TMS320C54x系列DSP概述1.1DSP芯片概述1.什么是DSP芯片2.DSP芯片的基本结构1.2TMS320C54x系列DSP的结构和特点1.2.1TMS320C54x系列DSP的概述1.2.2 TMS320C54x系列DSP的特点.1.2.3 TMS320C54x系列DSP的内部硬件结构1.3 总线结构1.4 CPU状态和控制寄存器1.4.1 状态寄存器ST0和ST11.4.2 处理器工作模式状态（PMST）寄存器1.5 算数逻辑单元（ALU）1.5.1 ALU的输入1.5.2 溢出处理1.5.3 进位位1.5.4 双16位模式1.6 累加器A和B1.6.1 保存累加器的内容1.6.2 累加器移位和循环操作1.6.3 饱和处理累加器内容1.6.4 专用指令1.7 桶式移位器1.8 乘法器/加法器单元1.8.1 乘法器的输入源1.8.2 乘法/加法(MAC)指令1.8.3 MAC和MAS乘法运算的饱和处理1.9 比较、选择和存储单元1.10 指数编码器第二章存储器和I/O空间操作TMS320C54x DSP存储器概述存储器空间程序存储器程序存储器的可配置性片内ROM的组织程序存储器地址映射和片内ROM内容片内ROM的代码内容和映射扩展程序存储器数据存储器数据存储器的可配置性片内RAM的组织存储器映射寄存器I/O空间及其访问第三章寻址方式和程序控制3.1立即寻址3.2绝对寻址3.2.1数据存储器地址(dmad)寻址3.2.2程序存储器地址(pmad)寻址3.2.3端口地址（PA）寻址3.2.4*(lk)寻址3.3累加器寻址3.4直接寻址3.4.1基于DP的直接寻址3.4.2基于SP的直接寻址3.5间接寻址3.5.1单操作数寻址3.5.2ARAU和地址产生操作3.5.3单操作数地址的修改1.增加/减少地址(MOD=0、1、2或3)2.偏移地址修改(MOD=12或13)3.变址地址修改(MOD=5或6)4.循环地址修改(MOD=8、9、10、11或14)5.位反向寻址(MOD=4或7)3.5.4双操作数寻址3.5.5修正(ARP)模式3.6存储器映射寄存器寻址3.7堆栈寻址3.8数据类型3.9产生程序存储器地址3.10程序计数器(PC)3.11程序控制3.11.1分支转移1. 无条件分支转移2. 条件分支转移3. 远分支转移3.11.2 调用1.无条件调用2.条件调用3.远调用3.11.3 返回1.无条件返回2.条件返回3.远返回3.11.4 条件操作1.使用多个条件2.条件执行(XC)指令3.条件存储指令3.11.5 重复单条指令3.11.6 重复一个指令快3.12 复位操作3.13 TMS320C54x DSP的中断系统3.13.1 TMS320C54x DSP中断系统概述1. 中断分类2. 处理中断的步骤3.13.2 中断标志寄存器(IFR)3.13.3 中断屏蔽存储器(IMR)3.13.4 接收中断请求3.13.5 应答中断3.13.6 执行中断服务程序(ISR)3.13.7 保存中断上下文3.13.8 中断等待时间3.13.9 中断操作流程3.13.10 重新映射中断向量地址3.13.11 中断和中断向量表3.14 节电模式3.14.1 IDLE1模式3.14.2 IDLE2模式3.14.3 IDLE3模式3.14.4 保持(Hold)模式3.14.5 其他节电性能第四章流水线4.1流水线操作4.1.1 流水线的分支转移指令1. 分支转移指令B2. 延时分支转移指令BD4.1.2 流水线中的调用指令1. 调用指令CALL和CALLD2. 中断指令INTR4.1.3 流水线中的返回指令4.1.4 流水线中的条件执行4.1.5 流水线中的条件调用和分支转移1. 条件调用2. 条件分支转移4.2 中断和流水线4.3 双访问存储器和流水线4.3.1 解决取指和读操作数之间的冲突4.3.2 解决写操作数和读双操作数之间的冲突4.3.3 解决写操作数、写操作数和读双操作数的冲突4.4 单访问存储器和流水线4.5 流水线等待4.5.1 访问存储器映射寄存器的推荐指令4.5.2 更新ARx、BK或SP－解决冲突第五章汇编程序设计应用软件开发流程和工具COFF文件概述COFF文件的基本单元－段汇编器对段的处理1.未初始化段2.初始化的段3.自定义段4.子段(Subsections)5.段程序计数器6.使用段伪指令的简单实例链接器对段的处理重新定位运行时重新定位加载程序COFF文件中的符号1.外部符号2.符号表汇编语言程序格式汇编程序格式1.标号区2.助记符指令域3.代数指令域4.注释汇编语言的数据格式1.常数2.符号表达式1.算术操作符2.表达式上溢和下溢3.有效定义的表达式4.条件表达式5.可重定位的符号和合法表达式5.3.4 内置函数5.3.5 加载值到扩展程序存储器5.4 汇编伪指令5.4.1 定义段的伪指令5.4.2 初始化常数的伪指令5.4.3 对准段程序计数器的伪指令5.4.4 格式化输出清单文件的伪指令5.4.5 引用其他文件的伪指令5.4.6 条件汇编伪指令5.4.7 汇编时符号伪指令5.4.8 混和伪指令5.4.9 常用伪指令及其语法格式5.5 程序汇编5.5.1 运行汇编程序5.5.2 条件汇编5.5.3 列表文件5.5.4 交叉引用清单5.6 程序链接5.6.1 链接器的调用5.6.2 链接器的选项5.6.3 链接器命令文件(.cmd文件)5.7 编写链接器命令文件(.cmd文件)5.7.1 MEMORY指令5.7.2 SECTIONS指令1. SECTINS指令的使用方法2. 为输出段指定地址5.7.3 MEMORY和SECTIONS指令的默认算法5.7.4 命令文件编写及链接实例1. 命令文件2. 链接文件5.8 宏定义和调用宏5.8.1 宏定义5.8.2 调用宏5.8.3 使用递归和嵌入宏第六章汇编语言指令指令集概述算数操作逻辑操作程序控制加载和存储指令6.2 指令集的符号和缩写第七章C/C++编译器概述7.1C/C++编译器命令解释程序7.2调用编译器解释命令程序7.3改变编译器的选项7.3.1常用的选项7.3.2指定文件名7.3.3修改编译器对文件名的解释7.3.4修改编译器对文件名扩展的解释和命名7.3.5指定目录7.3.6控制汇编器的选项7.4 使用环境变量改变编译器特性7.4.1 制定文件目录(C_DIR和C54X_C_DIR)7.4.2 设置默认编译器选项(C_OPTION 或C54_C_OPTION) 7.5 控制预处理器7.5.1 预定义的宏名7.5.2 #include 文件的搜索路径7.5.3 用-i选项改变#include 文件的搜索路径7.5.4 产生预处理的列表文件(-ppo选项)7.5.5 预处理后继续编译(-ppa选项)7.5.6 产生一个带注释的预处理列表文件(-ppc选项)7.5.7 产生一个具有行控制信息的预处理列表文件(-ppl选项)7.5.8 产生#include伪指令包含的文件列表(-ppi选项)7.6 使用直接插入函数展开7.6.1 直接插入内部操作数7.6.2 无保护的定义控制直接插入7.6.3 使用预处理器符号_INLINE的保护直接插入7.6.4 直接插入限制7.7 使用交互列表工具7.8 编译错误简介7.8.1 控制诊断消息7.8.2 如何使用诊断选项第八章优化C/C++代码8.1使用C编译优化器8.2使用－O3选项8.2.1 控制文件级优化(－O1n选项)8.2.2 创建优化信息文件(－On n选项)8.3 执行程序级优化8.3.1 控制程序级优化(－Op n选项)8.3.2 混和C/C++语言和汇编的优化考虑因素8.4 自动直接插入扩展(－Oi选项)8.5 使用交互列表工具8.6 访问优化代码中的别名变量8.7 调试优化得代码和优化类型8.7.1 调试优化的代码8.7.2 压缩优化的代码(－gp和－O选项)8.7.3 可执行的优化类型1. 基于重要程度的寄存器分配2. 消除别名的歧义3. 分支转移优化和控制流简化4. 数据流优化5. 表达式简化6. 函数的直接插入展开7. 循环归纳变量优化和强度降低8. 循环不变代码的移动9. 循环旋转10. 尾部合并11. 自动增量寻址12. 重复块13. 延迟、转移、调用和返回14. 算数重排、符号简化和常数合并第九章链接C/C++代码9.1调用链接器9.1.1 单步调用链接器9.1.2 作为编译的步骤调用链接器9.2 禁用链接器(－c编译器选项)9.3 控制链接过程9.3.1 链接运行时支持库9.3.2 运行时初始化9.3.3 全局对象构造器9.3.4 指定初始化类型9.3.5 指定段在存储器中的分配9.3.6 链接器命令文件实例第十章TMS320C54x C/C++语言10.1 TMS320C54x C/C++语言的特点10.1.1 TMS320C54x C语言特点1. 标志符和常数2. 数据类型3. 数据转换4. 表达式5. 声明6. 预处理器10.1.2 TMS320C54x C++语言特点10.2 数据类型10.3 关键词10.3.1 const关键词10.3.2 ioport关键词10.3.3 interrupt关键词10.3.4 near 和far关键词10.3.5 volatile关键词10.4 寄存器变量和全局寄存器变量10.4.1 寄存器变量10.4.2 全局寄存器变量1. 何时使用全局变量寄存器2. 避免破坏寄存器的值3. 禁止编译器使用AR1和AR6 10.5 Pragma伪指令1. CODE_SECTION指令2. DA TA_SECTION指令3. FUNC_CANNOT_INLINE指令4. FUNC_EXT_CALLED指令5. FUNC_IS_PURE指令6. FUNC_IS_SYSTEM指令7. FUNC_NEVER_RETURNS指令8. FUNC_NO_ASG指令9. FUNC_NO_IND_ASG指令10. IDENT指令11. INTERRUPT指令12. NO_INTERRUPT指令10.6 初始化静态和全局变量10.7 C/C++和汇编语言混和编程10.7.1 用/C++代码调用汇编语言模块10.7.2 在C语言中插入汇编语句10.7.3 在程序中访问汇编语言变量10.7.4 访问汇编语言的常数第十一章运行时环境和支持库11.1存储器模式11.1.1 段11.1.2 C系统堆栈11.1.3 分配.const到程序存储器11.1.4 动态存储器分配11.1.5 变量初始化11.1.6 为静态和全局变量分配存储器11.1.7 子段/结构体定位11.1.8 字符串常数11.2 寄存器规定11.2.1 状态寄存器的位11.2.2 寄存器变量11.3 函数结构和调用规定11.3.1 函数如何进行调用11.3.2 被调用函数如何响应11.3.3 访问变量和局部变量11.3.4 分配帧和使用32位存储器读指令11.4 中断处理11.4.1 C语言中中断的基本知识11.4.2 使用C/C++中断程序11.4.3保存中断入口点的上下文11.5 系统初始化11.5.1 变量自动初始化11.5.2 全局构造器11.5.3 初始化表11.5.4 运行时变量的自动初始化11.5.5 在加载时变量的初始化11.6 运行时支持库函数11.6.1 库11.6.2 C的I/O函数1. 低级I/O的执行2. 为C的I/O添加一个设备3. 低级函数11.6.3 头文件1. 诊断消息头文件(assert.h/cassert)2. 字符测试和转换(ctype.h cctype)3. 错误报告(error.h/cerrno)4. 扩展寻址函数(extaddr.h)5. 低级输入/输出函数(file.h)6. 限制头文件(float.h/cfloat和limits.h/climits)7. 浮点数学函数（math.h/cmath）8. 非局部转移（set jump.h/cset jump）9. 变量可变头文件（stdarg.h/cstdarg）10. 标准定义头文件（stddef.h/cstddef）11. 输入/输出函数（stdio.h/cstdio）12. 通用工具头文件（stdlib.h/cstdlib）13. 字符串函数头文件（string.h/cstring）14. 时间函数头文件（time.h/ctime）15. 异常事件的处理（exception和stdexcept）16. 动态存储器管理（new）17. 运行时类型信息（typeinfo）第十二章集成开发环境（CCS）12.1CCS2.0系统的安装和配置S2.0系统的安装2.系统配置3.运行CCS2.012.2建立工程文件1.建立一个新的工程项目文件2.向工程项目中添加文件12.3设置工程项目选项12.3.1 编译器环境参数设置1. 设置结果显示2. 具体选项的设置12.3.2 链接器环境参数设置1. 设置结果显示2. 具体选项的设置12.4 编译、链接和运行目标文件12.4.1 编译和链接12.4.2 仿真运行输出目标文件12.5 查看存储器信息12.6 查看寄存器信息1. 查看CPU寄存器2. 查看外设寄存器12.7 修改存储器和寄存器内容1. 修改存储器内容2. 修改寄存器内容3. 修改变量内容12.8 设置断点和探测点1. 设置断点2. 设置探测点12.9 图形显示12.9.1 定义探测点和输入数据12.9.2 将探测点与数据文件链接起来12.9.3 建立幅值－时间图形1. 建立图形2. 链接图形到数据源激活图形12.9.4 建立“眼（Eye）”图形1. 建立图形2. 链接图形到数据源激活图形12.9.5 建立“合成（Constellation）”图形1. 建立图形2. 链接图形到数据源激活图形第十三章应用程序开发实例13.1提高系统性能的几种方法13.1.1 有效存储器分配的建议1. 安排SARAM和DARAM的数据分配2. 对于随即访问的变量，使用直接寻址，并将他们分配到同一个128字的页面3. 为中断而保留专用的CPU资源13.1.2 存储器定位要求13.1.3 堆栈初始化13.1.4 重叠管理13.1.5 存储取之间的移动13.2 算术运算13.2.1 除法和求模运算13.2.2 正弦和余弦运算13.2.3 扩展精度运算13.2.4 浮点运算13.3 快速傅立叶变换（FFT）的DSP实现13.3.1 离散傅立叶变换（DFT）13.3.2 快速傅立叶变换（FFT）13.3.3 快速傅立叶变换的DSP实现1. 实数FFT运算序列的存储分配2. 基2实数FFT运算的算法3. 计算所求信号的功率13.4 FIR滤波器的DSP实现1. FIR滤波器实现方法2. FIR的DSP实现程序代码13.5 IIR滤波器的DSP实现1. 无限脉冲响应（IIR）滤波器结构2. 双二次IIR滤波器的实例程序13.6 自适应滤波的DSP实现13.7 CODEC应用程序的DSP实现1. 编写汇编程序2. 链接命令文件。
DSP原理与应用-课件
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1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较
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。 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。
（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。
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2.1 TMS320C54x的硬件结构特性
2.1.1 TMS320C54X的硬件结构 2.1.2 TMS320C54X的主要特性
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1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
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1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
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2.1.2 TMS320C54x的主要特性
1
CPU
2
存储器
3 片内外设
4 指令系统
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2.1.2
CPU
CPU
（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
DSP技术原理及应用(课件)
DSP的分类
⑵ 按数据格式分：DSP对数据的处理有两种格式：定点数据格式 和浮点数据格式。
①定点DSP芯片：数据以定点格式参加运算。 ②浮点DSP芯片：数据以浮点格式参加运算。不同浮点DSP所 采用的浮点格式可能不同。
⑶按用途分： ①通用型：适合普通的DSP应用。 ②专用型：为特定的功能、运算而设计的。如数字滤波、卷 积、FFT等。如TMS320C24x适合自动控制；MOTOLORA公 司的DSP56200专用于数字滤波。
滤 波
抗混叠滤波器将输入信号X(t)中比主要频率高的信号分量滤除， 避免产生信号频谱的混叠现象。 A/D——将输入的模拟信号转换为DSP芯片可接收的数字信号。 DSP芯片——对A/D输出的信号进行某种形式的数字处理。 D/A——经过DSP芯片处理的数字样值经D/A转换为模拟量，然 后进行平滑滤波得到连续的模拟信号。
DSP的分类
DSP的分类有三种方式：按基础特性分、按数据格式分、按用途分
⑴按基础特性分：DSP芯片的工作时钟（主频）和指令类型
①静态DSP芯片：该类型在某时钟频率范围内都能正常工作，除计 算速度有变化外，没有性能上的下降。如日本OKI电器公司的DSP 和TI公司的TMS320C2XX系列；
②一致性DSP：两种或更多的DSP芯片，其指令集、机器代码及管 脚结构相互兼容。如美国TI公司的TMS320C54X。
时钟 取指
N N+1 N+2 N+3
如四级流水线的操作图： 译码
N-1
N
N+1 N+2
取操作数
N-2 N-1
N
N+1
执行
N-3 N-2 N-1 N
利用这种流水线结构，加上执行重复操作，保证了数字信号处 理中用得最多的乘法累加运算可以在单个指令周期内完成。
DSP原理与应用-课件
第6章 TMS320C54x片内外设
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《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 TMS320C54x指令系5统.1 CCS主要功能 5.2 CCS的安装和设置
第4章 TMS320C54x的软件5开.3发CCS的使用
《 DSP原理与应用》课件
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
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《 DSP原理与应用》课件
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
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1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP芯片的发展及应用
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
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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
第1章 TMS320C54x的结构原理
TMS320C5402 TMS320C5402 TMS320C5402 TMS320C5402
007Fh 0080h
007Fh 0080h
存 储 器 空 间 分 配 图
3FFFh 4000h
3FFFh 4000h EFFFh F000h FFEFh FF00h FF7Fh FF80h FFFFh
§2 存储器：程序存储器
• 程序存储器:高2K字的利用 程序存储器: 2K字的利用
§2 存储器：数据器存储器
• 数据存储器：分类 RAM（SARAM） RAM（SARAM） 数据存储器类型 RAM（DARAM） RAM（DARAM） 片内ROM 片内ROM
§2 存储器：数据器存储器
分块目的？ 分块目的？
• 存储空间的交叉划分
片内存储器 类型
使能 禁止
• DARAM • SARAM • ROM
程序 数据 片内存储器空间
空间 交叉 的条件
MP/MC位 MP/MC位 OVLY位 OVLY位 DROM位 DROM位
§2 存储器：存储器空间分配图
•
0000h
存储器空间分配图
第0页程序存储器 保留(OVLY=1) 保留(OVLY=1) 或 外部(OVLY=0) 外部(OVLY=0) 片内DARAM 片内DARAM (OVLY=1) 或 外部(OVLY=0) 外部(OVLY=0) 0000h 第0页程序存储器 保留(OVLY=1) 保留(OVLY=1) 或 外部(OVLY=0) 外部(OVLY=0) 片内DARAM 片内DARAM (OVLY=1) 或 外部(OVLY=0) 外部(OVLY=0) 外部 片内ROM(4K字 片内ROM(4K字) ROM(4K 保留 中断(片内) 中断(片内) 0000h 005Fh 0060h 007Fh 0080h 数据存储器 MRM SPRAM 片内DARAM 片内DARAM 16K*16 3FFFh 4000h EFFFh F000h FFEFh FF00h FFFFh 外部
DSP-基础上课ppt
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
1
CPU 存储器 片内外设 指令系统
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2
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2.1.2
CPU CPU
DSP原理及应用(乔瑞萍)(TMS320C54X)详解
法(如卷积运算、FFT、DFT、矩阵乘法等)。
第1章
绪论
DSP芯片与单片机的主要区别在于数值处理和高速 控制。 DSP有硬件乘法器，存储容量大得多。DSP采用的 是改进的哈佛结构并广泛采用流水线技术，多个控制 和运算部件并行工作，从而大大提高了运算速度。
会不断扩大。表1-1列出了TMS320系列DSP的典型应用。
第1章
绪论
表1-1 TMS320系列DSP的典型应用
第1章
绪论
TI作为全球DSP的领导者，目前主推三个DSP平台： TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。其中 包括多个子系列，数十种 DSP 器件，为用户提供广泛 的选择，以满足各种不同应用的需求。
它是20世纪60年代发展起来的并广泛应用于许多领域
的新兴学科。数字信号处理系统是以数字信号处理为 基础的。图1-1所示为一个典型的DSP系统。
第1章
绪论
A/D
1001010011
DSF
D/A
1001010111010100101 100101011 10101001011000 10010001110100000C8x
Future 多 处 理 器 DSP
Future
TMS 320C3x TMS 320C4x
浮 点 DSP TMS 320C6x
TMS 320C1x
TMS 320C2x
TMS TMS 320C2xx 320C5x
TMS 320C54x
Future 定 点 DSP
图1-2 TMS320系列DSP发展示意图
的最小分辨率为1。
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TMS320C5000系列DSP是为实现低功耗、高性能 而专门设计的16位定点DSP芯片，它主要应用于通信 和消费类电子产品，如手机、数码相机、无线通信基 础设备、VoIP网关、IP电话、MP3等。
TMS320C6000系列的DSP主要应用于高速宽带和图 像处理等高端应用，如宽带通信、3G基站和医疗图像 处理等。
第1章 绪论
【例1】 若字长n=8，求以下带符号整数的二进制、 十六进制和十进制之间的转换。
正整数
0100 1011B=4
BH=26+23+21+20=64+8+2+1=75
负整数
1111 1101B=FDH=-3
在本书介绍的TMS320C54x DSP中，整数一般用 于控制操作、地址计算和其他非信号处理的应用。
第1章 绪论
1.2 DSP芯片概述
1．DSP芯片的发展 美国德州仪器公司(TI，Texas Instruments)成功地推 出了DSP芯片的一系列产品。TMS320是包括定点、浮 点和多处理器在内的数字信号处理器(DSP)系列，其结 构非常适合于做实时信号处理。
第1章 绪论
TMS 320C8x
第1章 绪论
表1-1 TMS320系列DSP的典型应用
第1章 绪论
TI作为全球DSP的领导者，目前主推三个DSP平台： TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。其中 包括多个子系列，数十种DSP器件，为用户提供广泛 的选择，以满足各种不同应用的需求。
第1章 绪论
第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 引言 1.2 DSP芯片概述 1.3 运算基础
第1章 绪论
1.1 引 言
1．数字信号处理概述 数字信号处理，或者说对信号的数字处理，是利用 计算机或专用的数字设备对数字信号进行采集、变换、 滤波、估值、增强、压缩和识别等加工处理，以得到 符合人们需要的信号形式并进行有效的传输与应用， 它是20世纪60年代发展起来的并广泛应用于许多领域 的新兴学科。数字信号处理系统是以数字信号处理为 基础的。图1-1所示为一个典型的DSP系统。
第1章 绪论
DSP芯片与单片机的主要区别在于数值处理和高速 控制。
DSP有硬件乘法器，存储容量大得多。DSP采用的 是改进的哈佛结构并广泛采用流水线技术，多个控制 和运算部件并行工作，从而大大提高了运算速度。
DSP芯片内有多条数据、地址和控制总线，另外， 它还有特殊指令：MAC(连乘加指令，单周期同时完成 乘法和加法运算)、RPTS和RPTB(硬件判断循环边界条 件，避免破坏流水线)；特殊寻址方式：位倒序寻址(实 现FFT快速倒序)和循环寻址。
第1章 绪论
1.3 运 算 基 础
1.3.1 数据格式 DSP 有 定 点 DSP 和 浮 点 DSP 两 种 。 本 书 介 绍 的
TMS320C54x是16位定点DSP。在定点DSP中，数据有 两种基本的表示方法：整数表示方法和小数表示方法。
第1章 绪论
1．整数 DSP芯片和所有微处理器一样，以2的补码形式表 示有符号数。16位定点DSP整型数格式为： Sxxxxxxxxxxxxxxx，其中最高位S为符号位，0代表正 数，l代表负数，其余位为数据位。数的范围为-32 768～32 767。整数的最大取值范围取决于DSP的字长， 字长越长，所能表示的数据范围越大，精度越高。假 定一个整数字长为n，则其取值范围为-2n～2n -1。整数 的最小分辨率为1。
第1章 绪论
2．小数 在16位定点DSP中，小数表示为： S.xxxxxxxxxxxxxxx，最高位S为符号位，其他的各位 采用2的补码表示，小数点紧接着符号位，无整数位， 数的范围为(-1，1)。小数的最小分辨率为2-15。
第1章 绪论
【例2】 正小数 0101 0000B=2-1+2-3=0.5+0.125=0.625 负小数 1101 0000B=-1+2-1+2-3=-1+0.5+0.125=-0.375 对于求负小数的十进制真值，也可先求数值位的原码， 即对1101 0000B求补，然后再求真值，即 [1101 0000B]补
第1章 绪论
A /D
1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 D S F
D /A
1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0
Future
多处理器DSP
TMS 320C3x
TMS 320C4x
TMS 320C1x
TMS 320C2x
TMS TMS 320C2xx 320C5x
TMSture Future
浮点DSP 定点DSP
图1-2 TMS320系列DSP发展示意图
第1章 绪论
2．TMS320系列的典型应用 自 从 20 世 纪 70 年 代 末 第 一 个 DSP 芯 片 诞 生 以 来 ， DSP芯片取得了飞速的发展。在20年里，DSP芯片已经 在信号处理、音/视频、通信、消费、军事等诸多领域 得到了广泛的应用。随着DSP芯片性价比的不断提高， 单位运算量功耗的显著降低，DSP芯片的应用领域将 会不断扩大。表1-1列出了TMS320系列DSP的典型应用。
图1-1 数字信号处理系统简化框图
第1章 绪论
DSP系统的输入信号可以有各种各样的形式，例 如：声音、图像、温度、压力等。假设我们输入的是 语音信号，DSP系统首先对语音信号进行带限滤波和 抽样，根据奈奎斯特定理，抽样频率至少必须是输入 带限信号最高频率的2倍，以防止信号频谱混叠，保证 语音信息不丢失。
第1章 绪论
2．单片机与数字信号处理器 单片机是从Z80发展而来的，它将微处理器和部分 外围功能(如ROM、RAM及外部串口等)集成在一个芯 片上，组成微型计算机。数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)是功能更强大的单片机，是现 代电子技术、大规模集成电路、计算机技术和数字信 号处理技术相结合的产物，特别适合于数字信号处理 运算，主要应用于实时快速实现各种数字信号处理算 法(如卷积运算、FFT、DFT、矩阵乘法等)。