DSP原理與應(yīng)用-課件

《DSP原理與應(yīng)用》課件出版社第1章緒論第2章TMS320C54x硬件系統(tǒng)

第3章TMS320C54x指令系統(tǒng)

第4章TMS320C54x的軟件開發(fā)

第5章CCS集成開發(fā)軟件

第6章TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)

走信息路讀北郵書本書的封面出版社第1章緒論第2章TMS320C54x硬件系統(tǒng)

第3章TMS320C54x指令系統(tǒng)

第4章TMS320C54x的軟件開發(fā)

第5章CCS集成開發(fā)軟件

第6章TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)

走信息路讀北郵書

1.1數(shù)字信號(hào)處理概述1.2可編程DSP芯片1.3DSP芯片的發(fā)展及應(yīng)用《DSP原理與應(yīng)用》課件出版社第1章緒論第2章TMS320C54x硬件系統(tǒng)

第3章TMS320C54x指令系統(tǒng)

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第5章CCS集成開發(fā)軟件

第6章TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)

《DSP原理與應(yīng)用》課件走信息路讀北郵書

2.1

TMS320C54x硬件結(jié)構(gòu)特性

2.2總線結(jié)構(gòu)2.3中央處理單元2.4存儲(chǔ)器和I/O空間

2.5硬件復(fù)位操作

2.6TMS320VC5402引腳及說明

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第5章CCS集成開發(fā)軟件

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3.1

尋址方式3.2指令系統(tǒng)

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第5章CCS集成開發(fā)軟件

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4.1

TMS320C54x軟件開發(fā)過程4.2

匯編語言程序的編寫方法

4.3匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)例

4.4軟件編程時(shí)需注意的幾個(gè)問題

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5.1

CCS主要功能5.2

CCS的安裝和設(shè)置

5.3

CCS的使用

5.4用CCS實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單程序開發(fā)

5.6

CCS的圖形顯示功能

走信息路讀北郵書5.7

CCS中的其他問題

《DSP原理與應(yīng)用》課件5.5

CCS工程文件的調(diào)試

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6.1

中斷系統(tǒng)6.2定時(shí)器

6.3時(shí)鐘發(fā)生器

6.4軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器

6.5可編程分區(qū)切換邏輯

走信息路讀北郵書6.6通用I/O引腳

6.7主機(jī)接口6.8串行口《DSP原理與應(yīng)用》課件可編程DSP芯片1.21.2.3DSP產(chǎn)品簡(jiǎn)介1.2.1

DSP芯片的特點(diǎn)

1.2.2

與CPU、MCU、FPGA/CPLD的比較

數(shù)字信號(hào)處理概述1.1數(shù)字信號(hào)處理主要有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法：PC機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)

PC機(jī)+專用處理機(jī)實(shí)現(xiàn)通用單片機(jī)（51、96系列等）實(shí)現(xiàn)專用DSP芯片實(shí)現(xiàn)通用可編程DSP芯片

數(shù)字信號(hào)處理概述DSP可以代表數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DigitalSignalProcessing），也可以代表數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessorDSP芯片的特點(diǎn)1.2.1采用哈佛結(jié)構(gòu)

多總線結(jié)構(gòu)流水線結(jié)構(gòu)

專用的硬件乘法器特殊的DSP指令

指令周期短

硬件配置強(qiáng)

多處理器結(jié)構(gòu)DSP芯片的特點(diǎn)與CPU、MCU、FPGA/CPLD的比較1.2.2但單片機(jī)的控制接口種類比DSP多，適用于以控制為主的模數(shù)混合設(shè)計(jì)，同時(shí)在成本上單片機(jī)的價(jià)格也低的多。與CPU、MCU、FPGA/CPLD的比較盡管微處理器集成度很高，但仍需要較多的外圍電路，使得其性價(jià)比、體積、功耗都都比DSP大的多。FPGA/CPLD進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理混合功能實(shí)現(xiàn)就不如DSP，進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算如解方程或浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理也不行

DSP產(chǎn)品簡(jiǎn)介1.2.3在生產(chǎn)通用DSP的廠家中，最有影響的有：AD公司、AT&T公司(現(xiàn)在的Lucent公司)、TI公司(美國德州儀器公司)和NEC公司。

DSP產(chǎn)品簡(jiǎn)介DSP芯片的發(fā)展及應(yīng)用

1.31.3.2DSP芯片的應(yīng)用1.3.1

DSP芯片的發(fā)展

DSP芯片的發(fā)展1.2.1（1）發(fā)展高速、高性能的DSP器件（2）高度集成化（3）低功耗低電壓（4）開發(fā)專用DSP芯片（5）提供更加完善的開發(fā)環(huán)境（6）擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域

DSP芯片的發(fā)展DSP芯片的應(yīng)用1.2.1（1）通用數(shù)字信號(hào)處理：如數(shù)字濾波、快速傅立葉變換、卷積、相關(guān)運(yùn)算、波形產(chǎn)生等。（2）通信：如高速調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、糾錯(cuò)編碼、可視電話等。（3）語音處理：如語音識(shí)別、合成、矢量編碼、語音信箱等。（4）圖形/圖像處理：如三維圖像變換、模式識(shí)別、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫、電子地圖等。（5）自動(dòng)控制：如機(jī)器人控制、自動(dòng)駕駛、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、磁盤控制等。DSP芯片的應(yīng)用TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)特性2.12.1.2TMS320C54X的主要特性2.1.1TMS320C54X的硬件結(jié)構(gòu)TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2.1.1硬件結(jié)構(gòu)TMS320C54x是目前應(yīng)用較為廣泛的16bit定點(diǎn)DSP，適應(yīng)遠(yuǎn)程通信等實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用的需要。它具有高度的操作靈活性和運(yùn)行速度，使用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)（一組程序存儲(chǔ)器總線、3組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線、4組地址總線），具有專用硬件邏輯的CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)外圍設(shè)備以及一個(gè)高度專業(yè)化的指令集。使C54xx具有功耗小、高度并行等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足電信等眾多領(lǐng)域?qū)崟r(shí)處理的要求。

TMS320C54x的主要特性CPU1存儲(chǔ)器22.1.2片內(nèi)外設(shè)3指令系統(tǒng)4CPU2.1.2（1）先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)(1條程序總線、3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線)。（2）40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)。包括1個(gè)40位桶形移位寄存器和2個(gè)獨(dú)立的40位累加器。（3）1717位并行乘法器，與40位專用加法器相連,用于非流水線式單周期乘法/累加(MAC)運(yùn)算。（4）比較、選擇、存儲(chǔ)單元(CSSU)，用于加法/比較選擇。（5）指數(shù)編碼器，可以在單個(gè)周期內(nèi)計(jì)算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。（6）雙地址生成器，包括8個(gè)輔助寄存器和2個(gè)輔助寄存器算術(shù)運(yùn)算單元(ARAU)CPU存儲(chǔ)器2.1.2（1）具有192K字（16bit）可尋址存儲(chǔ)空間：（2）片內(nèi)雙尋址RAM(DARAM)但一般情況下，DARAM總是映射到數(shù)據(jù)空間，用于存放數(shù)據(jù)（3）片內(nèi)單尋址RAM(SARAM):SARAM也可分成若干塊，但在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)只能讀一次或?qū)懸淮巍RAU)存儲(chǔ)器片內(nèi)外設(shè)2.1.2常用的片內(nèi)外設(shè)有：（1）軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器。（2）可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯電路。（3）片內(nèi)鎖相環(huán)(PLL)和時(shí)鐘發(fā)生器。（4）可編程串行接口（4種）（5）可編程定時(shí)器16位（1-2個(gè)）（6）8位或16位主機(jī)接口(HPI)。（7）多種節(jié)電模式：軟件控制片外總線、CLKOUT、器件電壓片內(nèi)外設(shè)指令系統(tǒng)2.1.2在DSP的指令系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了一些特殊的DSP指令，主要有：（1）單指令重復(fù)和塊指令重復(fù)操作。（2）用于程序和數(shù)據(jù)管理的塊存儲(chǔ)器傳送指令。（3）32位長(zhǎng)操作數(shù)指令。（4）同時(shí)讀入2或3個(gè)操作數(shù)的指令。（5）可以并行存儲(chǔ)和并行加載的算術(shù)指令。（6）條件存儲(chǔ)指令。 （7）從中斷快速返回的指令。指令系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)2.2TMS320C54xDSP的總線結(jié)構(gòu)是圍繞8條16位的總線建立的，即一條程序總線、三條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線。。1．

一條程序總線(PB)：傳送取自程序存儲(chǔ)器的指令代碼和立即操作數(shù)。2．三條數(shù)據(jù)總線(CB、DB和EB)：將內(nèi)部各單元(如CPU、數(shù)據(jù)地址生成電路、程序地址生成電路、在片外圍電路以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)連接在一起。其中，CB和DB總線傳送從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出的操作數(shù)，EB總線傳送寫到存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。3．四條地址總線(PAD，CAB，DAB和EAB)：傳送執(zhí)行指令所需要的地址?？偩€結(jié)構(gòu)中央處理單元2.32.3.2CPU狀態(tài)和控制寄存器

2.3.1累加器A和B

累加器A和B2.3.1CPU有兩個(gè)40位累加器A和B，用來存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)或存放ALU運(yùn)算的結(jié)果。累加器A和BCPU狀態(tài)和控制寄存器2.3.2TMS320C54x有三個(gè)狀態(tài)和控制寄存器，分別為狀態(tài)寄存器ST0、狀態(tài)寄存器ST1和處理器方式狀態(tài)寄存器PMST。ST0和ST1包括各種工作條件和工作方式的狀態(tài)，PMST包括存儲(chǔ)器配置狀態(tài)和控制信息。CPU狀態(tài)和控制寄存器狀態(tài)寄存器ST015～1312111098～0ARPTCCOVAOVBDP狀態(tài)寄存器ST0位結(jié)構(gòu)狀態(tài)寄存器ST1151413121110987654～0BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASM狀態(tài)寄存器ST1的位結(jié)構(gòu)處理器方式狀態(tài)寄存器PMST15～76543210IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOFFtSMULtSSTt圖2-11處理器方式狀態(tài)寄存器PMST的位結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器和I/O空間2.42.4.2程序存儲(chǔ)器

2.4.1存儲(chǔ)器空間的分配

2.4.4I/O存儲(chǔ)器2.4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器空間的分配2.4.1所有TMS320C54x芯片都包括隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。RAM可分為兩種：雙訪問RAM（DARAM）和單訪問RAM（SARAM）。片內(nèi)DARAM分成若干塊，每一個(gè)塊可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)讀兩次或讀一次寫一次，SARAM也分成若干塊，在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)只能讀一次或?qū)懸淮巍54x所有內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器及內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別統(tǒng)一編址。內(nèi)部RAM總是映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，但也可映射到程序存儲(chǔ)空間。

存儲(chǔ)器空間的分配TMS320VC5402存儲(chǔ)器分配圖

TMS320VC5402存儲(chǔ)器分配圖TMS320VC5402存儲(chǔ)器分配圖程序存儲(chǔ)器2.4.2程序存儲(chǔ)空間用來存放要執(zhí)行的指令和執(zhí)行中所需的系數(shù)表。C5402共有20條地址線，可尋址l兆字的外部程序存儲(chǔ)器。它的內(nèi)部ROM和DARAM可通過軟件映射到程序空間。當(dāng)存儲(chǔ)單元映射到程序空間時(shí)，CPU可自動(dòng)地按程序存儲(chǔ)器對(duì)它們進(jìn)行尋址。如果程序地址生成器(PAGEN)產(chǎn)生的地址處于外部存儲(chǔ)器，CPU可自動(dòng)地對(duì)外部存儲(chǔ)器尋址。

程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.4.3C54x的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間為64K字?？梢酝ㄟ^設(shè)置寄存器PMST中的DROM位，將片內(nèi)ROM配置在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，這樣可以用指令將片內(nèi)ROM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)ROM來讀取。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I/O存儲(chǔ)器2.4.4C54x除了程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間外，還有一個(gè)I/O存儲(chǔ)器空間。它是一個(gè)64K字的地址空間（0000H~FFFFH），都在片外?？梢杂脙蓷l指令（輸入指令PORTR和輸出指令PORTW）對(duì)I/O空間尋址。

I/O存儲(chǔ)器硬件復(fù)位操作2.5復(fù)位（RS）是一個(gè)不可屏蔽的外部中斷，復(fù)位后VC5402將進(jìn)入一個(gè)已知狀態(tài)。正常操作是上電后RS應(yīng)至少保持5個(gè)時(shí)鐘周期的低電平，以確保數(shù)據(jù)、地址和控制線的正確配置。復(fù)位后（RS變高電平），處理器從FF80H處取指，并開始執(zhí)行程序。硬件復(fù)位操作TMS320VC5402引腳及說明

2.5TMS320VC5402引腳圖TMS320VC5402引腳及說明TMS320VC5402引腳圖TMS320VC5402引腳圖尋址方式3.43.1.2絕對(duì)尋址

3.1.1立即數(shù)尋址3.1.4直接尋址3.1.3累加器尋址3.1.5間接尋址3.1.6存儲(chǔ)器映像寄存器尋址3.1.7堆棧尋址立即數(shù)尋址

2.1.2立即數(shù)尋址，即需要尋找的數(shù)就在指令里，不需要到存儲(chǔ)器中去找。一條指令中可對(duì)兩種立即數(shù)編碼，一種是短立即數(shù)（3、5、8或9位），另一種是16位的長(zhǎng)立即數(shù)。短立即數(shù)指令編碼為一個(gè)字長(zhǎng)，16位立即數(shù)的指令編碼為兩個(gè)字長(zhǎng)。立即數(shù)尋址指令中在數(shù)字或符號(hào)前加一個(gè)“#”號(hào)，來表示立即數(shù)

立即數(shù)尋址絕對(duì)尋址3.1.2絕對(duì)尋址有四種類型：

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（dmad）尋址;（2）程序存儲(chǔ)器地址（pmad）尋址；（3）端口地址（PA）尋址；（4）*（lk）尋址（適用與支持單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)的指令）。絕對(duì)尋址的代碼為16位，所以包含有絕對(duì)尋址的指令至少有兩個(gè)字長(zhǎng)。

絕對(duì)尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址尋址3.1.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址(dmad)尋址是用程序標(biāo)號(hào)或一個(gè)表示16位地址的數(shù)據(jù)來確定指令所需要的數(shù)據(jù)空間的地址。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址程序存儲(chǔ)器地址尋址3.1.2程序存儲(chǔ)器地址(pmad)尋址是用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)具體的數(shù)來確定程序存儲(chǔ)器中的一個(gè)地址。

程序存儲(chǔ)器尋址端口尋址3.1.2端口（PA）尋址使用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)常數(shù)來確定外部I/O口地址

端口尋址*（lk）尋址3.1.2長(zhǎng)立即數(shù)*（lk）尋址是用一個(gè)符號(hào)或一個(gè)常數(shù)來確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的一個(gè)地址。

*（lk）尋址累加器尋址

3.1.3累加器尋址是用累加器中的數(shù)作為一個(gè)地址。這種尋址方式可用來對(duì)存放數(shù)據(jù)的程序存儲(chǔ)器尋址。只有兩條指令PEADA和WRITA可以采用累加器尋址。

累加器尋址直接尋址

3.1.4直接尋址是一種常用的尋址方式，直接尋址是指在指令中包含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址的低7位。這7位作為偏移地址，與基地址（數(shù)據(jù)頁指針DP或堆棧指針SP）一同構(gòu)成16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。利用這種尋址方式，可以在不改變數(shù)據(jù)頁指針DP或堆棧指針SP內(nèi)容的情況下，隨機(jī)地尋址128個(gè)存儲(chǔ)單元中的任何一個(gè)單元。直接尋址的優(yōu)點(diǎn)是每條指令只需要一個(gè)字。

直接尋址間接尋址3.1.5DSP控制器內(nèi)含8個(gè)輔助寄存器（AR0～AR7）和輔助寄存器算術(shù)單元（ARAU），專用于間接尋址的操作，不但提供了靈活而強(qiáng)大的間接尋址能力。而且使得間接尋址的速度非?？臁ｉg接尋址有四種類型：（1）單操作數(shù)間接尋址;（2）雙操作數(shù)間接尋址；間接尋址單操作數(shù)間接尋址3.1.5單操作數(shù)間接尋址形式間接尋址可以完成增量、減量、變址、循環(huán)等常規(guī)尋址要求外，還可以完成數(shù)字信號(hào)處理算法常用的尋址功能

單操作數(shù)間接尋址單操作數(shù)間接尋址形式單操作數(shù)間接尋址形式雙操作數(shù)間接尋址3.1.5雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)間接尋址類型為*ARx、*ARx-、*ARx+、*ARx+0%。所用輔助寄存器只能是AR2、AR3、AR4、AR5。其特點(diǎn)是：占用程序空間小，運(yùn)行速度快，在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)通過兩個(gè)16位數(shù)據(jù)總線（C和D）讀兩個(gè)操作數(shù)。指令中Xmem表示從DB總線上讀出的16位操作數(shù)，Ymem表示從CB總線上讀出的16位操作數(shù)。雙操作數(shù)間接尋址存儲(chǔ)器映像寄存器尋址

3.1.6存儲(chǔ)器映像寄存器尋址主要用于不改變DP、SP的情況下，修改MMR中的內(nèi)容。因此，這種尋址方式對(duì)MMR執(zhí)行寫操作開銷小。存儲(chǔ)器映像寄存器MMR尋址有兩種方法。（1）采用直接尋址方式，高9位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址置0（無論SP、DP為何值），利用指令中的低7位地址直接訪問MMR，相當(dāng)于基地址為0的直接尋址方式。（2）采用間接尋址方式，高9位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址置0（無論SP、DP為何值），按照當(dāng)前輔助寄存器的低7位地址訪問MMR。此種方式訪問MMR，尋址操作完成后，輔助寄存器的高9位被強(qiáng)迫置成0。存儲(chǔ)器映像寄存器尋址

堆棧尋址

3.1.7堆棧在調(diào)用子程序或者中斷時(shí)能夠自動(dòng)保存程序計(jì)數(shù)器PC值，它也可以用來保存當(dāng)前的環(huán)境或要傳遞的數(shù)據(jù)。堆棧存放數(shù)據(jù)是從高端地址向低端地址進(jìn)行的。DSP用一個(gè)16