《DSP原理及應(yīng)用》課件-第3章

楊詞慧yangcihui@2012.11DSP原理及應(yīng)用——浮點(diǎn)DSP芯片TMS320VC33第3章浮點(diǎn)DSP芯片TMS320VC333.1TMS320VC33的性能指標(biāo)3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)3.3`C3x指令系統(tǒng)3.1TMS320VC33的性能指標(biāo)3.1TMS320VC33的性能指標(biāo)TMS320VC33

簡(jiǎn)介指令周期分為13ns和17ns兩種，單周期完成32位整數(shù)、40位浮點(diǎn)數(shù)的乘法運(yùn)算DSP工作在75MHz主頻時(shí)，運(yùn)算能力達(dá)150MFLOPS片內(nèi)34K×32位SRAM片上集成一個(gè)同步串口，兩個(gè)32位定時(shí)器，1個(gè)DMA通道3.1TMS320VC33的性能指標(biāo)TMS320VC33

簡(jiǎn)介（續(xù)）總存儲(chǔ)空間：16M×32位具有程序引導(dǎo)傳送功能具有4個(gè)內(nèi)部譯碼頁(yè)碼選擇信號(hào)PAGE0##，可大大簡(jiǎn)化與I/O及存儲(chǔ)器的接口外部中斷可選擇邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式3.1TMS320VC33的性能指標(biāo)TMS320VC33

簡(jiǎn)介（續(xù)）內(nèi)含8個(gè)擴(kuò)展精度寄存器、兩個(gè)地址發(fā)生器、8個(gè)輔助寄存器和兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元(ARAUs)采用0.18μmTimelineTM制造技術(shù)1.8V核心電壓，3.3VI/O電壓指令功能豐富3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)`VC33引腳圖3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能主要總線接口D31~D0：32位數(shù)據(jù)線A23~A0：24位地址線R/W#：讀寫(xiě)控制STRB：外部選擇PAGE0#~PAGE3#：外部頁(yè)選擇3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))主要總線接口(續(xù))RDY#：準(zhǔn)備好HOLD#：外部總線控制請(qǐng)求HOLDA#：外部總線控制請(qǐng)求響應(yīng)3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))控制信號(hào)RESET#：復(fù)位EDGEMODE：邊沿模式INT3#~INT0#：外部中斷IACK#：中斷響應(yīng)MCBL/MP#：微機(jī)/微處理器模式選擇3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))控制信號(hào)(續(xù))SHZ#：關(guān)閉高阻抗XF1，XF0：外部標(biāo)志。用做通用I/O或支持被互鎖的處理器指令3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))同步串行口信號(hào)CLKR0,CLKX0：串口接收/發(fā)送時(shí)鐘DR0,DX0：串口數(shù)據(jù)接收/發(fā)送引腳FSR0,FSX0：發(fā)送幀/接收幀同步脈沖3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))時(shí)鐘信號(hào)TCLK0：定時(shí)器時(shí)鐘0。作為輸入時(shí)，定時(shí)器0使用該時(shí)鐘計(jì)數(shù)；作為輸出，由定時(shí)器0生成輸出脈沖TCLK1：定時(shí)器時(shí)鐘13.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))電源和振蕩器信號(hào)H1：輸出H1時(shí)鐘H3：輸出H3時(shí)鐘CVDD：1.8V電源DVDD：3.3V電源VSS：接地3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))電源和振蕩器信號(hào)(續(xù))PLLVDD,PLLVSS：內(nèi)部PLL電源/地EXTCLK：外部時(shí)鐘XOUT，XIN：時(shí)鐘輸出/輸入CLKMD0,CLKMD1：時(shí)鐘模式選擇RSV0~RSV1：保留3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的引腳及其功能(續(xù))JTAG仿真EUM1~EMU0：仿真端口0和1TDI：測(cè)試數(shù)據(jù)輸入TDO：測(cè)試數(shù)據(jù)輸出TCK：測(cè)試時(shí)鐘；TRST：測(cè)試重置TMS：測(cè)試模式選擇3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)及總線程序指令總線：指令地址總線(PADDR)和指令數(shù)據(jù)總線(PDATA)數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)地址總線(DADDR1-2)和數(shù)據(jù)內(nèi)容總線(DDATA)DMA總線:DMA地址總線和數(shù)據(jù)總線`VC33內(nèi)部結(jié)構(gòu)及總線連接3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（續(xù)）內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)及總線（續(xù)）內(nèi)部總線的并行性

高性能程序指令總線可在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)取一個(gè)指令字?jǐn)?shù)據(jù)總線在一個(gè)周期內(nèi)可進(jìn)行兩次存儲(chǔ)器操作3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（續(xù)）存儲(chǔ)器和片內(nèi)I/O設(shè)備`VC33片內(nèi)的設(shè)備和存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址外部存儲(chǔ)器接口具有32位數(shù)據(jù)線，24位地址線，存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備統(tǒng)一編址`VC33內(nèi)存組織結(jié)構(gòu)`VC33中斷向量`VC33與片上設(shè)備有關(guān)的寄存器3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（續(xù)）中斷四種外部中斷（INT3~INT0）片內(nèi)I/O設(shè)備中斷RESET信號(hào)引起的不可屏蔽中斷3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（續(xù)）中斷（續(xù)）中斷向量INT0~INT3的觸發(fā)方式只能通過(guò)硬件控制EDGEMODE=1時(shí)，為下降沿觸發(fā)EDGEMODE=0時(shí)，為低電平觸發(fā)`VC33中斷控制電路3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（續(xù)）外圍設(shè)備時(shí)鐘有兩種產(chǎn)生方法片內(nèi)振蕩器：XIN和XOUT外接晶振，EXTCLK接地片外直接輸入時(shí)鐘：由EXTCLK輸入，XIN接地，XOUT懸空`VC33時(shí)鐘電路`VC33時(shí)鐘頻率選擇3.2TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（續(xù)）寄存器28個(gè)寄存器（不包括PC）所有寄存器都可被乘法器和ALU操作，都可用作32位通用寄存器CPU寄存器的名稱、機(jī)器碼值和功能CPU寄存器的名稱、機(jī)器碼值和功能（續(xù)）CPU寄存器的名稱、機(jī)器碼值和功能（續(xù)）CPU寄存器的名稱、機(jī)器碼值和功能（續(xù)）擴(kuò)展精度寄存器R7-R03.3

`C3x指令系統(tǒng)3.3`C3x指令系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送和存儲(chǔ)指令兩操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令3操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令程序控制指令低功耗控制指令互鎖操作指令并行運(yùn)算指令`C3x指令集(113條指令)3.3`C3x指令系統(tǒng)匯編指令集簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)傳送和存儲(chǔ)指令從存儲(chǔ)器向一個(gè)寄存器傳送一個(gè)字從寄存器向存儲(chǔ)器傳遞并存儲(chǔ)一個(gè)字系統(tǒng)堆棧操作傳送和存儲(chǔ)指令指令說(shuō)明LDE傳送浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)LDF傳送浮點(diǎn)數(shù)的值LDFcond在一定條件下傳送浮點(diǎn)數(shù)的值LDI傳送整數(shù)LDIcond在一定條件下傳送整數(shù)LDM傳送浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)LDP傳送數(shù)據(jù)頁(yè)指針執(zhí)行之前00000003C5R52CAR12627H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器LDI指令

句法：LDI src,dst

運(yùn)算：src

dst

例如，LDF*-AR1(IR0),R55IR0執(zhí)行之后0000000026R52CAR12627H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5IR0傳送和存儲(chǔ)指令（續(xù)）指令說(shuō)明POP從棧中彈出整數(shù)POPF從棧中彈出浮點(diǎn)數(shù)的值PUSH向棧中壓入整數(shù)PUSHF從棧中壓入浮點(diǎn)數(shù)的值STF存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)的值STI存儲(chǔ)整數(shù)執(zhí)行之前00000012DAR38098F6SPFFFF0DA48098F6h數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器POP指令

句法：POP dst

運(yùn)算：*SP--

dst

操作數(shù)：dst寄存器（Rn，0≤n≤27）

例如，POPR3執(zhí)行之后00FFFF0DA4R38098F5SPFFFF0DA48098F6h數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3.3`C3x指令系統(tǒng)匯編指令集簡(jiǎn)介（續(xù)）兩操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令源操作數(shù)：可以是存儲(chǔ)字、寄存器或指令字的一部分目的操作數(shù)：寄存器兩操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令指令說(shuō)明ABSF一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)值的絕對(duì)值A(chǔ)BSI一個(gè)整數(shù)值的絕對(duì)值A(chǔ)DDC帶進(jìn)位整數(shù)加法ADDF浮點(diǎn)數(shù)值加法ADDI整數(shù)加法AND邏輯與ANDN邏輯與非ASH算術(shù)移位CMPF浮點(diǎn)數(shù)值的比較執(zhí)行之前0000000080R1AND指令

句法：AND src,dst

運(yùn)算：dstANDsrc

dst

操作數(shù)：src

一般尋址方式

dst

任何CPU寄存器

例如，AND R1,R2執(zhí)行之后0000001DFER20000000080R10000000080R2兩操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令（續(xù)）指令說(shuō)明CMPI整數(shù)的比較FIX將一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)值轉(zhuǎn)換為一個(gè)整數(shù)FLOAT將一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)值LSH邏輯移位MPYF浮點(diǎn)數(shù)乘法NEGB帶借位的整數(shù)取補(bǔ)NEGF浮點(diǎn)數(shù)值取補(bǔ)NEGI整數(shù)取補(bǔ)NORM浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化兩操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令（續(xù)）指令說(shuō)明NOT邏輯非OR邏輯或RND浮點(diǎn)數(shù)的循環(huán)ROL循環(huán)左移ROLC帶進(jìn)位的循環(huán)左移ROR循環(huán)右移RORC帶進(jìn)位的循環(huán)右移SUBB帶借位的整數(shù)減法SUBC一定條件下的整數(shù)減法兩操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令（續(xù)）指令說(shuō)明SUBF浮點(diǎn)數(shù)值的減法SUBI整數(shù)減法SUBRB整數(shù)帶借位減SUBRF浮點(diǎn)數(shù)帶借位減SUBRI整數(shù)帶借位減TSTB測(cè)試位XOR異或3.3`C3x指令系統(tǒng)匯編指令集簡(jiǎn)介（續(xù)）3操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令兩個(gè)源操作數(shù)，或一個(gè)源操作數(shù)，一個(gè)數(shù)字操作數(shù)，源操作數(shù)可以是存儲(chǔ)字、寄存器一個(gè)目的操作數(shù)：寄存器3操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令指令說(shuō)明ADDC3帶進(jìn)位的加法ADDF3浮點(diǎn)數(shù)值的加法ADDI3整數(shù)的加法AND3邏輯ANDANDN3邏輯AND求補(bǔ)ASH3算術(shù)移位CMPF3浮點(diǎn)數(shù)值的比較CMPI3整數(shù)的比較LSH3邏輯移位執(zhí)行之前00000000DCR40000000010R500000000A0R7ADDI3指令

句法：ADDI3src2,src1,dst

運(yùn)算：src1+src2

dst

例如，ADDI3 R4,R7,R5執(zhí)行之后00000000DCR4000000017CR500000000A0R73操作數(shù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令指令說(shuō)明MPYF3浮點(diǎn)數(shù)的乘法MPYI3整數(shù)的乘法OR3邏輯ORSUBB3帶借位的整數(shù)減法SUBF3浮點(diǎn)數(shù)減法SUBI3整數(shù)加法TSTB3測(cè)試位XOR3異或3.3`C3x指令系統(tǒng)匯編指令集簡(jiǎn)介（續(xù)）程序控制指令所有影響程序流的指令程序控制指令指令說(shuō)明Bcond條件分支（標(biāo)準(zhǔn)）BcondD條件分支（延時(shí)）BR無(wú)條件分支（標(biāo)準(zhǔn)）BRD無(wú)條件分支（延遲）CALL子程序CALLcond條件子程序DBcond條件減法分支（標(biāo)準(zhǔn)）DBcondD條件減法分支（延遲）IACK中斷確認(rèn)執(zhí)行之前000003FF00R02B00PCBcond

指令

句法：Bcond

src

運(yùn)算：如果條件為真，則

src為寄存器尋址模式時(shí)，srcPC

src為PC相對(duì)尋址模式時(shí)，disp+PC+1PC

例如，BZR0執(zhí)行之后000003FF00R03FF00PC程序控制指令指令說(shuō)明IDEL空閑直到中斷NOP空操作RETIcond帶條件中斷返回RETScond帶條件子程序返回RPTB重復(fù)中斷程序塊RPTS重復(fù)單一指令SWI軟件中斷TRAPcond帶條件的陷阱低功耗控制指令指令說(shuō)明IDLE2低電位等待LOPOWER時(shí)鐘16分頻，慢速運(yùn)行MAXSPEED恢復(fù)正常時(shí)鐘，回到正常運(yùn)行速度互鎖操作指令指令說(shuō)明LDFI加載浮點(diǎn)值LDII加載整數(shù)SIGI信號(hào)，內(nèi)部時(shí)鐘STFI存儲(chǔ)浮點(diǎn)值STII存儲(chǔ)整數(shù)支持多處理器通信，保證通信和高速運(yùn)算的正確3.3`C3x指令系統(tǒng)匯編指令集簡(jiǎn)介（續(xù)）并行運(yùn)算指令并行傳送寄存器并行算術(shù)運(yùn)算算術(shù)或邏輯運(yùn)算指令和一個(gè)存儲(chǔ)指令并行操作帶存儲(chǔ)的并行算術(shù)運(yùn)算指令指令說(shuō)明ABSF||STF求浮點(diǎn)數(shù)的絕對(duì)值并存儲(chǔ)浮點(diǎn)值SBSI||STI求整數(shù)的絕對(duì)值并存儲(chǔ)整數(shù)ADDF3||STF浮點(diǎn)數(shù)的加法并存儲(chǔ)一個(gè)浮點(diǎn)值FIX||STI將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)并存儲(chǔ)整數(shù)LDF||STF存儲(chǔ)一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)并存儲(chǔ)LSH3||STI邏輯移位并存儲(chǔ)整數(shù)MPYI3||STI整數(shù)乘法并存儲(chǔ)整數(shù)NEGI||STI整數(shù)取否定并存儲(chǔ)OR3||STI邏輯OR并存儲(chǔ)整數(shù)帶存儲(chǔ)的并行算術(shù)運(yùn)算指令（續(xù)）指令說(shuō)明STI||STI整數(shù)的加法并存儲(chǔ)整數(shù)SUBI3||STI邏輯AND并且存儲(chǔ)一個(gè)整數(shù)ADDI3||STI整數(shù)的加法并存儲(chǔ)整數(shù)AND3||STI邏輯AND且存儲(chǔ)一個(gè)整數(shù)ASH3||STI算術(shù)移動(dòng)并存儲(chǔ)整數(shù)FLOAT||STF把一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)并存儲(chǔ)LDI||STI傳送并存儲(chǔ)整數(shù)MPY3||STF浮點(diǎn)數(shù)乘法并存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)帶存儲(chǔ)的并行算術(shù)運(yùn)算指令（續(xù)）指令說(shuō)明NEGF||STF浮點(diǎn)數(shù)取否定并存儲(chǔ)NOT||STI值求補(bǔ)并存儲(chǔ)整數(shù)STF||STF存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)SUBF3||STF浮點(diǎn)數(shù)減法并存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)XOR3||STI邏輯異或并存儲(chǔ)整數(shù)并行傳送指令指令說(shuō)明LDF||LDF傳送浮點(diǎn)數(shù)值LDI||LDI傳送整數(shù)并行乘法、加法與減法指令指令說(shuō)明MPYF3||ADDF3浮點(diǎn)數(shù)的乘法和加法MPYID||ADDI3整數(shù)乘法和加法MPYF3||SUBF3浮點(diǎn)數(shù)的乘法和減法MPYI3||SUBI3整數(shù)乘法和減法3.3`C3x指令系統(tǒng)尋址方式一般尋址方式（G）指令形式：dstoperationsrcdst寄存器尋址直接尋址間接尋址立即尋址一般尋址方式下的編碼操作碼G目的操作數(shù)源操作數(shù)31-2928-23222120-1615-1110-87-54-0000operation00dst00000000000src000operation01dst直接000operation10dstmodnARnDisp000operation11dst立即數(shù)G00，寄存器尋址；01：直接尋址；10：間接尋址；11：立即尋址寄存器尋址例如：ABSFR1;R1=|R1|CPU寄存器地址/匯編器參數(shù)和函數(shù)直接尋址Syntax:@expr操作數(shù)地址：由DP和expr一起決定直接尋址例如：間接尋址操作數(shù)地址=ARn句法:*ARn修改域:11000間接尋址操作數(shù)地址=ARn+disp句法:*+ARn(disp)修改域:00000帶偏移的間接尋址帶寄存器R0的間接尋址帶寄存器R1的間接尋址立即數(shù)尋址句法：expr短立即數(shù)尋址舉例長(zhǎng)立即數(shù)尋址舉例3.3`C3x指令系統(tǒng)尋址方式3操作數(shù)尋址方式指令形式：src1operationsrc2dst3操作數(shù)尋址方式的編碼操作碼Tdstsrc1src231-2928-23222120-1615-1312-1110-87-54-32-0001operation00dst000src1000src2001operation01dstmodnARn000src2001operation10dst000src1modmARm001operation11dstmodnARnmodmARmmodm和modn各自代表伴隨ARm和ARn域的改變域3操作數(shù)的尋址類型Tsrc1尋址方式src2尋址方式00寄存器模式(任何CPU寄存器)寄存器模式(任何CPU寄存器)01間接模式(disp=0,1,IR0,IR1)寄存器模式(任何CPU寄存器)10寄存器模式(任何CPU寄存器)間接模式(disp=0,1,IR0,IR1)11間接模式(disp=0,1,IR0,IR1)間接模式(disp=0,1,IR0,IR1)3.3`C3x指令系統(tǒng)尋址方式并行尋址方式31 3029 2625 24232221 191 0operationPd1d2src1并行尋址方式指令并行尋址方式dst1

0:R0

1:R1dst2

0:R2

1:R3并行尋址的編碼3.3`C3x指令系統(tǒng)尋址方式并行尋址方式（續(xù)）18 1615 1110 87 32 0src2modnARnmodmARmsrc3

indirectsrc4

indirect并行