第2章 TMS320C54x的CPU结构和存储器配置.ppt
DSP硬件结构.ppt
独立的DMA总线和控制器
有一组或多组独立的DMA总线， 与CPU的程序总线和数据总线并行工 作，在不影响CPU工作的条件下， DMA速度目前已达800 MBps(Millions Bytes/s )
DSP技术讲义，2010
1.0 TMS320C2000系列DSP
• TI公司的TMS320C2000系列DSP控制器，集成了flash存储器、 高速A/D和可靠的CAN模块，主要应用于数字化的控制。
DSP技术讲义，2010
3．在片外围电路(Peripherals on chip)
● 具有软件可编程等待状态发生器 ● 设有可编程分区转换逻辑电路 ● 带有内部振荡器或外部时钟源的片内锁相环（PLL）发 生器 ● 支持全双工操作的串行口，可进行8位或16位串行通信 ● 带4位预定标器的16位可编程定时器 ● 设有与主机通信的并行接口（HPI） ● 具有外部总线判断控制，以断开外部的数据总线、地 址总线和控制信号 ● 数据总线具有总线保持特性
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TMS320VC5402
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第6章 TMS320C54x基本结构
CPU
§6.3.6 指数编码器
指数编码器是CPU的一个专用硬件，用于实现定点数到 浮点数的转换时，求累加器中数据的指数值。 功能：求累加器中数据的指数值，并以二进制补码的形式
（-8～31）存放到T寄存器中
累加器中数据的指数值：
指数值 冗余符号位数- 8
CPU
CPU
例6-2：指数编码器的使用。（假设40位累加器A中的定点 数为FF FFFF F001） EXP A ;求取并将指数值（13H）存入T寄存器 NORM A ;根据指数值对累加器归一化：左移19 ;（13H）位，低位补0。
TMS320C54x 结构简介
§6.1 TMS320C54x 结构简介
一、内部总线结构：
★ 一组程序总线（PB） ★ 三组数据总线（CB、DB和EB） ★ 四组地址总线（PAB、CAB、DAB、EAB）
TMS320C54x 结构简介
二、CPU组成部分：
★ 一个40位的算术逻辑单元（ALU) ★ 一个乘法器／加法器单元（MAC) ★ 两个40位的累加器（ACCA和ACCB） ★ 一个40位的桶形移位器（Barrel Shifter） ★ 一个比较、选择和存储单元（Compare Select and
第六章 TMS320C54x 基本结构
§6.1 TMS320C54x结构简介 §6.2 内部总线结构 §6.3 CPU §6.4 存储器 §6.5 小结
【重点难点】
★ TMS320C54x的总线结构及其作用 ★ TMS320C54xCPU的组成及各部分的功能 ★ TMS320C54x存储器结构和存储空间的组 织与分配 ★ TMS320C5416的存储器映像寄存器
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数据总线
DSP芯片技术及应用
DSP总结：以下总结仅针对宁波大学DSP芯片技术及应用（通信类非控制类）这门课，个人根据重点、考点总结的，用于期末复习（请结合课本以及PPT的例子），不足之处请见谅，基本能过就是，如若其中有错请联系QQ：493288964。
还是建议您平时学点，理解为先！！！将该文章用于百度等兑换积分的行为是可耻的！第一章绪论（简介）1、DSP芯片特点：采用哈佛结构；多总线结构；流水线技术；专用的硬件乘法器；特殊的DSP指令；快速的指令周期；硬件配置强；支持多处理器结构1）CPU是冯.诺伊曼结构；DSP是数据和地址空间分开的哈佛结构。
冯.诺依曼结构：单存储空间；统一的程序和数据空间；共享的程序和数据总线；程序指令只能串行执行单指令周期：100ns，现在单指令周期为：10ns哈佛结构：双存储空间；程序存储器和数据存储器分开；程序总线和数据总线分开；独立编址、独立访问改进型哈佛结构：双存储空间、多条总线；多条数据总线；高速缓冲器（重复指令，只需读入一次）2）采用多总线结构：TMS320C54X：4组总线；单机器周期内可完成的操作;3）流水线操作4）专用的硬件乘法器硬件乘法累加器是DSP区别于通用微处理器的一个重要标志MAC(乘累加)单元（独立的乘法器和加法器；单周期内完成一次乘法和一次加法运算；MPY,MAC,MACA, MACSU等指令）分类：工作时钟和指令类型：静态和一致性DSP芯片；用途分：通用和专用型；数据格式分：定点和浮点型2、DSP按数据格式分为定点型和浮点型定点DSP芯片:数据长度16位/24位TMS320C2000/5000/6000价格便宜、功耗较低、但运算精度稍低。
浮点DSP芯片:数据长度32位/40位MS320C3X/4X/VC33/C67X/C8X价格稍贵、功耗较大、但运算精度高。
3、芯片简介TMS320VC5416PGE160 主处理器芯片的性能：频率：160MHz 速度：160MIPS 周期：6.25ns第二章：TMS320C54X的硬件结构1、C54X：为低功耗,高性能而专门设计的16位定点DSP芯片C54基本结构：中央处理器（CPU）、内部总线结构、存储器、片内外设。
TMS320C54xDSP原理及应用复习资料(精)
填空：●OVL Y=（0），片内RAM仅配置到到数据存储空间。
●DROM=（1），片内ROM配置程序和数据存储空间。
●ST1的CPL=（1）表示选用对战指针SP的直接寻址方式。
●ST1的C16=（1）表示ALU工作在双精度算术运算式。
●软件中断是由（INTR）（TRAD）（RESET）产生的。
●时钟发生器包括一个（内部振荡电路）和一个（锁相环电路）。
●状态寄存器ST1中CPL=0表示（使用DP），CPL=1表示（使用SP）●累加器寻址的两条指令分别是（READA Smem）（WRITA Smem）●链接器对段的处理主要通过（MEMORY）和（SECTIONS）两个命令完成。
●所有的TMS320C54x芯片内部都包含（程序）存储器和（数据）存储器。
●所有的COFF目标文件都包含以下三种形式的段：（.text文本段.data数据段.bss保留空间段）。
●TMS320C54x有8组16位总线（1组程序总线，3组数据总线，4组地址总线）。
●TMS320C54x DSP具有两个（40）位累加器。
累加器A的（AG或32~39）位是保护位。
●对于32位数寻址时，如果寻址的第一个字处在偶地址，那么第二个就处在（下一个高）地址；如果寻址的第一个字处在奇地址，那么第二个就处在（前一个低）地址。
●●●●●●●DSP芯片特点：有（改进的哈佛结构）、（低功耗设计）和（高度并行性）（多处理单元）（特殊DSP指令）等特点。
●DSP片内寄存器在C语言中一般采用（指针）方式来访问，常常采用的方法是将DSP寄存器地址的列表定义在（头文件）。
●TMS320C54x有3个16位寄存器作为状态和控制寄存器（ST0）（ST1）（PMST）。
●TMS320C54x的三类串行口：（标准同步串行口）（缓冲串行口）（时分多路串行口）。
●TMS320C54x的工作方式状态寄存器PMST提供了三个控制位，包括（MP/非MC)、(OVL Y)、(DROM）。
DSP原理及应用(C54X)
第一章绪论1.1 DSP的基本原理数字信号处理（简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital SignalProcessing）,也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor）。
前者是理论和计算方法上的技术,后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。
数字信号处理包括两个方面的内容:1.法的研究 2．数字信号处理的实现数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。
数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。
反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。
而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。
例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。
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
3.2TMS320C54x的指令表示方法
XF ST1中的外部标志状态位 XPC 程序计数器扩展寄存器 Xmem 16位双数据存储器操作数，用于双数据操作数指令 16位双数据存储器操作数，用于双数据操作数指令 Ymem 和单数据操作指令
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第3章 TMS320C54x的指令系统 3.2.1 指令系统中的符号 2.指令操作码符号和缩略语
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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第3章 TMS320C54x的指令系统 1.指令系统中的符号和缩略语
序号 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80
2019年1月15日
符 号 T TC TOS TRN TS uns
含
义
暂存器 ST0中的测试/控制标志 堆栈顶部 状态转移寄存器 由T寄存器的5~0位所规定的移位数(-16~31) 无符号数
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第3章 TMS320C54x的指令系统 1.指令系统中的符号和缩略语
序号 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
2019年1月15日
符 号 RSA SBIT SHFT SHIFT Sind Smem SP src ST0，ST1 SXM
含
义
块重复起始地址寄存器 用于指定状态寄存器位的4位地址(0~15) 4位移位值(0~15) 5位移位值(-16~15) 间接寻址的单数据存储器操作数 16位单数据存储器操作数 堆栈指针寄存器 源累加器(A或B) 状态寄存器0，状态寄存器1 ST1中的符号扩展方式位
第3章 TMS320C54x的指令系统
移位逻辑运算指令：例1
2019年1月15日
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第3章 TMS320C54x的指令系统
测试指令:例1
2019年1月15日
31
TMS320系列DSP芯片介绍
● 4.程序存储器寻址
● 使用程序计数器（PC）寻址，但是，对于一些指令需要用到绝对寻址。
● 5.中断
● 54X支持软件中断（如INTR，TRAP，RESET）和硬件中断，中断 可分为可屏蔽中断（如TINT，INT0等）和不可屏蔽中断（如 RESET和NMI），其中RESET的优先级最高，不可屏蔽中断的优 先级高于可屏蔽中断的优先级，硬件中断的优先级则高于软件中断 的优先级。
● 9.片上的外设
● 可软件编程的等待状态发生器，使得与速度较慢的设备通讯更加方 便；
● 片上的锁相环时钟发生器可以对外部时钟信号进行倍频或分频，从 而得到自己所需要的时钟频率，当分频时还可节省系统的功耗；
● 可以禁止对外部数据总线，地址总线以及控制信号的控制； ● 可以软件编程的定时器；
● 一些特殊的端口：标准的同步全双工串行口和时分复用（TDM）串 行口，自动缓冲串行口（auto-BSP），多通道缓冲串行口 （MCBSP），直接内存访问（DMA）控制器和与外部处理器通信 的HPI（Host Port Interface）接口。每一个型号的芯49.1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。
。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。
特殊的DSP指令 ● 4.
。在TMS320系列中有一些特
第5章 'C54x片内外设
X
HINT
0
SMOD
0
④ ’C54x写HPIC寄存器 高12位为任意值X
15~12 11 10 9 8 6~4 3
DSIPNT=0
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BOB=0
0
X
HINT
X
SMOD
X
2013年7月2日
DSP技术及应用
任意值X
6.2 ’C54x的定时器
在工业应用中，计数器和定时器常用于检测和 控制中的时序协调及控制。 ’C54x的片内定时器是一个可编程的定时器， 可用于周期地产生中断。定时器的最高分辨率为处 理器的CPU时钟速度。通过带4位预定标器的16位计 数器，可以获得较大范围的定时频率。
第6章
TMS320C54x片内外设
6.1 ’C54x的主机接口 6.2 ’C54x的定时器
6.3 ’C54x的串行接口
6.4 ’C54x的中断系统
2013年7月2日
DSP技术及应用
.
6.1 ’C54x的主机接口
’C54x的主机接口(HPI)是一个8位并行口，用 来实现与主设备或主处理器的通信。 主机与HPI的通信，可通过专用地址和数据寄存 器、HPI控制寄存器以及使用外部数据与接口控制信 号来实现。 HPI口作为主机的外围设备，提供8根外部数据 线HD(0~6)与主机(或主设备)交换信息。当’C54x与 主机传送数据时，HPI能自动地将外部接口连续传来 的8位数组成16位数，并传送至’C54x。当主机使用 HPI寄存器执行数据传输时，HPI控制逻辑自动执行 对’C54x内部的双寻址RAM的访问,以完成数据处理 2013年7月2日 DSP技术及应用 。
2013年7月2日 DSP技术及应用
.
1．HPI与主机的连接
DSP原理及应用TMS320C54x片内外设及应用实例
应用领域拓展
随着数字信号处理技术的不断发展，DSP的应用领 域也在不断拓展，需要不断探索新的应用场景和市 场需求。
人才培养和生态系统建设
为了推动DSP技术的发展和应用，需要加强 人才培养和生态系统建设，建立完善的开发 环境和工具链。
06
参考文献
参考文献
1
[1] 张雄伟, 杨吉斌. 数字信号处理——原理、算 法与实现[M]. 北京: 清华大学出版社, 2011.
应用场景
在音频处理、信号测量、控制系统 等领域广泛应用。
存储器和I/O引脚
存储器和I/O引脚功能
01
TMS320C54x芯片具有外部存储器和多个I/O引脚，用于扩展外
部存储空间和连接外设。
工作原理
02
通过读写外部存储器实现数据存储，I/O引脚用于输入输出电平
信号。
应用场景
03
在数据存储、外设控制、信号采集等方面具有广泛应用。
FFT在TMS320C54x上的实现
TMS320C54x的硬件结构支持FFT运算，其乘法器和累加器运算单元可以高效地完成 FFT计算。在实现FFT时，需要注意数据的位序和存储方式。
FFT应用实例
通过FFT算法，可以分析语音、图像、雷达等信号的频谱成分，从而实现信号的频域分 析、滤波、调制解调等功能。
TMS320C54x的优势与局限性
• 丰富的外设接口：TMS320C54x系列DSP具有多种外设接口， 如串行通信接口、并行输入输出接口等，方便与外部设备进行 数据交换。
TMS320C54x的优势与局限性
价格较高
由于TMS320C54x系列DSP采用高性能的制程技术和复杂的内 部结构，导致其价格较高，增加了应用成本。