dsp學(xué)習(xí)復(fù)習(xí) 考試必備

1、DSPDSP芯片結(jié)構(gòu)的特點芯片結(jié)構(gòu)的特點 1、哈佛結(jié)構(gòu)、哈佛結(jié)構(gòu) 將程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。 2、DSP芯片廣泛采用流水線流水線以減少指令執(zhí)行時間，從而增強了處理器的處理能力。3、在DSP內(nèi)部采用了多總線結(jié)構(gòu)多總線結(jié)構(gòu)，這樣可以保證在一個機器周期內(nèi)可以多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間。 三組數(shù)據(jù)總線（CB，DB和EB）連接各種元器件，如CPU、數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生邏輯、程序地址產(chǎn)生邏輯，片內(nèi)外設(shè)和數(shù)據(jù)存儲器。CB和DB總線傳送從數(shù)據(jù)存儲器讀出的操作數(shù)。EB總線傳送寫入到數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)。 四組數(shù)據(jù)總線（PAB，CAB，DA

2、B和EAB）傳送執(zhí)行指令所需要的地址。 4、 DSP內(nèi)部一般都包括有多個處理單元多個處理單元，如算術(shù)邏輯運算單元（ALU）、輔助寄存器運算單元（ARAU）、累加器（ACC）以及硬件乘法器（MUL）等。 它們可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運算。例如，當(dāng)執(zhí)行一次乘法和累加的同時，輔助寄存器單元已經(jīng)完成了下一個地址的尋址工作，為下一次乘法和累加運算做好了充分的準(zhǔn)備。在進(jìn)行在進(jìn)行DSP系統(tǒng)設(shè)計時，選擇合適的系統(tǒng)設(shè)計時，選擇合適的DSP芯片是非常重要芯片是非常重要的一個環(huán)節(jié)。通常依據(jù)系統(tǒng)的的一個環(huán)節(jié)。通常依據(jù)系統(tǒng)的運算速度、運算精度和存儲器運算速度、運算精度和存儲器的的需求等來選擇需求等來選擇DSP芯片。

3、芯片。 一般來說，選擇一般來說，選擇DSP芯片時應(yīng)考慮如下一些因素。芯片時應(yīng)考慮如下一些因素。 1DSP芯片的運算速度芯片的運算速度 2DSP芯片的價格芯片的價格 3DSP芯片的運算精度芯片的運算精度 4DSP芯片的硬件資源芯片的硬件資源5DSP芯片的開發(fā)工具芯片的開發(fā)工具 6DSP芯片的功耗芯片的功耗 7其它因素其它因素TMS320C54x DSP芯片的芯片的CPU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 1. 算術(shù)邏輯運算單元： ALU的輸入： 16位的立即數(shù)（來源于移位寄存器的輸出）、從數(shù)據(jù)存儲器讀出的16位字、暫存器T中的16位字、從數(shù)據(jù)存儲器讀出的2個16位字、從數(shù)據(jù)存儲器讀出的32位字、來源于累加器A累加器B輸出

4、的40位字?jǐn)?shù)據(jù)。 ALU的輸出：ALU的輸出為40位，被送往累加器A或B。 2. 累加器A和B： 累加器A和B都可以配置成乘法器/加法器或ALU的目的寄存器。 累加器和的差別僅在于累加器的3116位可以用作乘法器的一個輸入。 3桶形移位器： 40位桶形移位器的輸入端接至DB（取得16位輸入數(shù)據(jù)），或DB和CB（取得32位輸入數(shù)據(jù)），或40位累加器A或B。其輸出接至ALU的一個輸入端或數(shù)據(jù)存儲器（EB）。 4乘法器/加法器： CPU有一個17位17位的硬件乘法器，它與一個40位專用加法器相連。 乘法器有兩個輸入：一個數(shù)據(jù)來自暫存器（TREG）、累加器A的位3216、以及由DB總線傳送過來的數(shù)據(jù)存

5、儲器操作數(shù)；另一個輸入端來自累加器A的位3216、由DB總線和CB總線傳送過來的數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)以及由PB總線傳送過來的程序存儲器操作數(shù)。 乘法器的輸出加到加法器的輸入端XA，累加器A或B則是加法器的另一個輸入。最后結(jié)果送往目的累加器A或B。n5比較、選擇和存儲單元： 比較、選擇和存儲單元（CSSU）是專為Viterbi型蝶形算法設(shè)計的進(jìn)行加法/比較/選擇（ACS）運算的硬件單元。 6指數(shù)編碼器： 指數(shù)編碼器也是一個專用硬件。有了它，可以在單個周期內(nèi)執(zhí)行EXP指令，求得累加器中數(shù)的指數(shù)值，并以二進(jìn)制補碼形式存放到T寄存器中，范圍為8至31位。累加器的指數(shù)值=冗余符號位-8，也就是為消去多余符號

6、位而將累加器中的數(shù)值左移的位數(shù)。當(dāng)累加器數(shù)值超過32位時，指數(shù)是個負(fù)值。 7CPU狀態(tài)和控制寄存器： C54x有3個狀態(tài)和控制寄存器： 狀態(tài)寄存器0(ST0)和狀態(tài)寄存器1(ST1): 包含有各種工作條件和工作方式的狀態(tài)。 處理器工作方式狀態(tài)寄存器（PMST）： 包含存儲器的設(shè)置狀態(tài)及其它控制信息。TMS320C54x DSP芯片的存儲器結(jié)構(gòu) C54的總存儲空間為192K字，分成3個可選擇的存儲空間： 64K字的程序存儲空間 64K字的數(shù)據(jù)存儲空間 64K字的I/O空間 C54x還有26個CPU寄存器和外設(shè)寄存器。它們映射在數(shù)據(jù)存儲空間（內(nèi)存映射寄存器MMR）。 （1）輔助寄存器（AR0AR7

7、） 產(chǎn)生16位數(shù)據(jù)地址，也可以用來作通用寄存器和計數(shù)器。 （2）暫存器（TREG） 為乘法指令和乘/累加指令存放一個乘數(shù)。 （3）過渡寄存器（TRN） 是一個16位寄存器，為得到一個新的度量值存放中間結(jié)果。 （4）堆棧指針寄存器（SP） 存放棧頂?shù)刂返?6位寄存器，SP總指向壓入頂?shù)氐淖詈笠粋€數(shù)據(jù)。 （5）循環(huán)緩沖寄存器（BK） 由ARAU用來在循環(huán)尋址中確定數(shù)據(jù)塊的大小。（6）塊循環(huán)寄存器（BRC、RSA、REA）、塊循環(huán)計數(shù)器（BRC） 在循環(huán)時確定一塊代碼所需要的循環(huán)次數(shù)（BRC）、塊循環(huán)開始地址（RSA）、塊循環(huán)結(jié)束地址（REA） （7）中斷寄存器（IMR、IFR） 中斷屏蔽寄存器（I

8、MR）在需要時獨立地屏蔽特定的中斷。中斷標(biāo)志寄存器（IFR）用來指明各中斷當(dāng)前的狀態(tài)。定時器 片內(nèi)定時器是一個軟件可編程定時器，可以用來周期地產(chǎn)生中斷。 定時器每個時鐘周期減1，減至0就產(chǎn)生一個定時中斷。 可以通過設(shè)置特定的狀態(tài)位，來使定時器停止、恢復(fù)、運行或禁止。 定時器主要由3個寄存器所組成： 定時器寄存器（TIM）、定時器周期寄存器（PRD）和定時器控制器寄存器（TCR） TIM是一減1計數(shù)器。 PRD中存放時間常數(shù)。 TCR中包含有定時器的控制位和狀態(tài)位。時鐘發(fā)生器 時鐘發(fā)生器為C54x提供時鐘信號。時鐘發(fā)生器由內(nèi)部振蕩器和鎖相環(huán)（PLL）電路兩部分組成。時鐘發(fā)生器要求有一個參考時鐘輸

9、入，可以由兩種方式提供： 第一種方式：利用DSP芯片內(nèi)部提供的晶振電路，在DSP芯片的X1和X2/CLKIN之間連接一晶體可啟動內(nèi)部振蕩器， 第二種方式：將外部時鐘源直接輸入X2/CLKIN引腳，X1懸空?？刹捎梅庋b好的晶體振蕩器，復(fù)位電路：復(fù)位電路： 在DSP上電后，系統(tǒng)的晶體振蕩器往往需 要 幾 百 毫 秒 的 穩(wěn) 定 期 ， 一 般 為100ms200ms。 為此，應(yīng)在DSP的復(fù)位引腳RS上加一復(fù)位信號。 為使芯片初始化正確，一般RS為低至少持續(xù)3個CLKOUT周期。DSP中斷 中斷類型： 中斷是由硬件驅(qū)動或者軟件驅(qū)動的信號。中斷信號使C54x暫停正在執(zhí)行的程序，并進(jìn)入中斷服務(wù)程序(IS

10、R)。通常，當(dāng)外部需要送一個數(shù)至C54x(如A/D變換)，或者從C54x取走一個數(shù)(如D/A變換)，就通過硬件向C54x發(fā)出中斷請求信號。中斷也可以是發(fā)出特殊事件，如定時器已經(jīng)完成計數(shù)。 C54x的中斷可以分成兩大類： 第一類是可屏蔽中斷。這些都是可以用軟件來屏蔽或開放的硬件和軟件中斷。 第二類是非屏蔽中斷。這些中斷是不能夠屏蔽的。C54x對這一類中斷總是響應(yīng)的，并從主程序轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序。 54X支持軟件中斷（如INTR，TRAP，RESET）和硬件中斷，中斷可分為可屏蔽中斷（如TINT，INT0等）和不可屏蔽中斷（如RESET和NMI），其中RESET的優(yōu)先級最高，不可屏蔽中斷的優(yōu)先級高

11、于可屏蔽中斷的優(yōu)先級，硬件中斷的優(yōu)先級則高于軟件中斷的優(yōu)先級。主機接口（HPI） 主機接口為一個8位并行接口，是與主微處理器通信的接口。通過C54X和主微處理器都可訪到的C54X片內(nèi)存儲器，并且可在C54X和主微處理器之間進(jìn)行信息交換。串行口串行口 C54x具有高速、全雙工串行口，可用來與系統(tǒng)中的其它C54x器件、編碼解碼器、串行模/數(shù)（A/D）變換器以及其它串行器件直接接口。 C54x中的串行口有三種形式：標(biāo)準(zhǔn)同步串行口、緩沖串行口（BSP）和時分多路串行口（TDM）.尋址方式尋址方式1.立即數(shù)尋址： 指令中已經(jīng)包含有執(zhí)行指令所需要的操作數(shù)。CPU不必再去尋找數(shù)據(jù)。在操作數(shù)前面需要加字號來說

12、明該操作數(shù)為立即數(shù)。否則會把該操作誤認(rèn)為是一個地址，從而把立即數(shù)尋址變成絕對地址尋址。2.絕對地址尋址： 利用一個16位數(shù)標(biāo)識地址，這個16位的地址可以用其所在單元的地址標(biāo)號或者16位符號常數(shù)來表示。有4種類型的絕對地址尋址。 數(shù)據(jù)存儲器地址(damd)尋址：它是用一個符號或一個數(shù)來確定數(shù)據(jù)空間的一個地址。 程序存儲器地址(pmad)尋址：它是用一個符號或一個具體的數(shù)來確定程序存儲器中的一個地址。I/O端口尋址（PA） ：用一個符號或一個常數(shù)來確定外部I/O口地址。 *(lk)尋址：用一個符號或一個常數(shù)來確定數(shù)據(jù)存儲器中的一個地址。3.累加器尋址： 累加器尋址是用累加器中的數(shù)值作為地址來讀寫程

13、序存儲器。這種尋址方式可用來對存放數(shù)據(jù)的程序存儲器尋址。4.直接尋址： 指令代碼中包含了數(shù)據(jù)存儲器地址(dam)的低7位。這7bits的dam作為偏移地址與數(shù)據(jù)頁指針(DP)或堆棧指針(SP)相結(jié)合共同形成16位的數(shù)據(jù)存儲器實際地址。 利用這種尋址方式，可以在不改變DP或SP的情況下，隨機地尋址128個存儲單元中的任何一個單元。 直接尋址的語法是用一個符號或一個常數(shù)來確定偏移值。 在表示時，用符號加在變量的前面。5.間接尋址： 間接尋址通過輔助寄存器中的16位地址進(jìn)行尋址，尋址范圍為64K。 C54x有8個16位輔助寄存器(AR0AR7)都可用來進(jìn)行尋址。兩個輔助寄存器算術(shù)單元(ARAU0和A

14、RAU1)，根據(jù)輔助寄存器的內(nèi)容進(jìn)行操作，完成無符號的16位算術(shù)運算。6.存儲器映射寄存器尋址： 存儲器映射寄存器(MMR)尋址用來修改存儲器映射寄存器而不影響當(dāng)前數(shù)據(jù)頁指針(DP)或堆棧指針(SP)的值。7.堆棧尋址： 系統(tǒng)堆棧用來在中斷和子程序調(diào)用時自動保存程序計數(shù)器(PC)中的數(shù)值。它也能用來保護(hù)現(xiàn)場或傳送參數(shù)。 C54x的堆棧是從高地址向低地址方向生長，并用一個16位存儲器映象寄存器堆棧指針(SP)來管理堆棧，SP始終指向堆棧中所存放的最后一個數(shù)據(jù)，即SP指針始終指向棧頂。在壓入操作時，先減小SP的值，再將數(shù)據(jù)壓入堆棧；在彈出操作時，先從堆棧彈出數(shù)據(jù)，再增加SP的值。匯編語言指令系統(tǒng)匯

15、編語言指令系統(tǒng) 算術(shù)指令： 加法、減法、乘法、乘法減法、32位操作數(shù)、特殊用途 邏輯指令： 與、或、異或和移位、測試 程序控制指令： 跳轉(zhuǎn)、調(diào)用、中斷、返回、重復(fù)、棧操作和復(fù)雜控制 裝入和存儲指令： 載入、存儲、條件存儲、并行載入存儲、并行載入乘法、并行存儲加減、并行存儲乘法和復(fù)雜載入存儲 長長 混合裝載和存儲指令混合裝載和存儲指令 加法指令加法指令(ADD) 減法指令減法指令(SUB) 乘法指令乘法指令(MPY) 乘法乘法-累加累加/減指令減指令(MAC/MAS) 雙字運算指令雙字運算指令(DADD)特殊運算指令特殊運算指令 ABS src ,dst 累加器求絕對值累加器求絕對值 NEG N

16、EG src src ,dstdst 累加器變負(fù)累加器變負(fù) MAX MAX dst dst 求求A和和B的最大值的最大值 EXP EXP src src 求累加器的指數(shù)求累加器的指數(shù) NORM NORM src src ,dst dst 歸一化歸一化 無條件分支轉(zhuǎn)移指令： BD 用指令中所給出的地址加載PC. BACCD 用所指定的累加器的低16位作為地址加載PC。 條件分支轉(zhuǎn)移指令： BCD 如果指令中所規(guī)定的條件得到滿足，就用指令中所給出的地址加載PC； BANZD 如果當(dāng)前輔助寄存器不等于0，就用指令中所規(guī)定的地址加載PC。 子程序調(diào)用與返回指令： CALLD：將返回地址壓入堆棧，用指令

17、 所規(guī)定的地址加載PC； CALAD：將返回地址壓入堆棧，用指定累加器的低16位加載PC； RETD： 用棧頂?shù)姆祷氐刂芳虞dPC； RETED：用棧頂?shù)姆祷氐刂芳虞dPC并開放中斷； RETFD：用快速返回寄存器RTN中的 返回地址加載PC，并開放中斷。 單條指令的重復(fù)操作單條指令的重復(fù)操作 RPT指令： RPT Smem RPT #k RPT #lk執(zhí)行過程： （Smem） RC k RC lk RC RPTZ指令： RPTZ dst，#k執(zhí)行過程： 0 dst lk RC 當(dāng)RPTZ指令執(zhí)行時，對目的累加器dst清0，循環(huán)執(zhí)行下一條指令n+1次。RC的值是一個16位常數(shù)1k。 操作數(shù)n的最大

18、值為65 535(216)，因此重復(fù)執(zhí)行單條指令的最大次數(shù)為65 536。塊重復(fù)操作塊重復(fù)操作 例如： STM #99，BRC ；99塊重復(fù)計數(shù) 器BRC RPTB NEXT-1 ；對下條指令至標(biāo)號 為NEXT前的程序 塊執(zhí)行 ；重復(fù)操作 NEXT：. ；重復(fù)程序塊以外的 指令匯編指令 匯編指令（偽指令）是用來為程序提供數(shù)據(jù)和控制匯編進(jìn)程的。 C54x匯編器共有64條匯編命令。 將代碼和數(shù)據(jù)匯編到特定的段中。 為未初始化的變量保留存儲器空間。 控制展開列表的形式。 存儲器初始化。 匯編條件塊。 定義全局變量。匯編程序的編輯與匯編和鏈接匯編程序的編輯與匯編和鏈接 匯編語言源程序編好后，必須經(jīng)過匯

19、編和鏈接才能運行。DSP軟件開發(fā)軟件開發(fā)C編譯器(C Compiler)：將C源程序代碼編譯成為C54x匯編語言源代碼程序。 在編譯軟件包中包括一個外殼程序(Shell program)、一個優(yōu)化器(Optimizer)和一個內(nèi)部列表公用程序(Interlist utility)。其中，外殼程序能自動編譯、匯編、連接源模塊。優(yōu)化器能改進(jìn)代碼來提高C程序的效率。內(nèi)部列表公用程序能將C源程序同匯編語言輸出相結(jié)合。匯編程序（匯編器）功能匯編程序（匯編器）功能 匯編器根據(jù)匯編命令用適當(dāng)?shù)亩螌⒏鞑糠謪R編器根據(jù)匯編命令用適當(dāng)?shù)亩螌⒏鞑糠殖绦虼a和數(shù)據(jù)連在一起，構(gòu)成可重定位的目程序代碼和數(shù)據(jù)連在一起，構(gòu)成可

20、重定位的目標(biāo)文件（標(biāo)文件（.obj.obj文件）；文件）； 如果需要，可以生成一個列表文件（如果需要，可以生成一個列表文件（.lst.lst文件）；文件）； 將程序代碼分段，每段的目標(biāo)代碼都有一將程序代碼分段，每段的目標(biāo)代碼都有一個個SPCSPC管理；管理； 所謂段，就是在存儲器圖中占據(jù)相鄰空間的代碼或數(shù)據(jù)塊。一個目標(biāo)文件中的每一個段都是分開的和不相同的。所有的COFF目標(biāo)文件都包含以下3種形式的段： .text 段（此段通常包含可執(zhí)行代碼） .data 段（此段通常包含初始化數(shù)據(jù)） .bss 段（此段通常為未初始化變量保留存儲空間） 鏈接器的功能 鏈接器的一個任務(wù)就是分配存儲單元，鏈接器的一個任務(wù)就是分配存儲單元，即把各個段重新定位到目標(biāo)存儲器中。即把各個段重新定位到