DSP56800E處理器概述.ppt

1、,天津工業(yè)大學(xué),1,DSC,數(shù)字信號(hào)控制器原理與實(shí)踐MC56F8257,第9章 DSP56800E處理器概述,目錄,天津工業(yè)大學(xué),3,9.1 概述,9. 2 DSP56800E處理器,9.3 DSP56800E的尋址方式,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),9.1 概述,1. DSP56800處理器 16位處理器，采用哈佛結(jié)構(gòu)； 80MHz時(shí)鐘頻率下，可達(dá)到40MIPS的指令執(zhí)行速度； 支持位操作；16位乘法運(yùn)算； 具有3條內(nèi)部地址總線和1條外部地址總線； JTAG/OnCE程序調(diào)試接口。 相關(guān)芯片，現(xiàn)已停產(chǎn)。,天津工業(yè)大學(xué),4,天津工業(yè)大學(xué),5,9.1

2、 概述,2. DSP56800E處理器 16位處理器，具有DSP56800處理器所擁有的特點(diǎn)； AGU算術(shù)單元從16位增加到24位； 程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量大幅度增加； 數(shù)據(jù)處理類型上，增加了字節(jié)型和長(zhǎng)整型等類型； 中斷處理方面，DSP56800E處理器增加了中斷控制器，優(yōu)化了中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定及處理。 相關(guān)芯片：MC56F80 x系列到MC56F83x系列。,天津工業(yè)大學(xué),6,9.1 概述,3. DSP56800EX處理器 32位處理器，具有DSP56800E處理器所擁有的特點(diǎn)； 32位乘法運(yùn)算及MAC； 在AGU算術(shù)運(yùn)算單元中所有寄存器都有影子寄存器，減少了相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間； 具有逆位尋址

3、方式，支持傅里葉變換（FFT）。 相關(guān)芯片：MC56F84x系列。,天津工業(yè)大學(xué),7,9.2 DSP56800E處理器,1. DSP56800E處理器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) DSP56800E內(nèi)核包括數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯單元（Data Arithmetic Logic Unit，ALU）、地址產(chǎn)生單元（Address Generation Unit，AGU）、程序控制器（Program Controller）、位操作單元（Bit-Manipulation Unit）、增強(qiáng)的片上模擬模塊（EOnCE）和相關(guān)總線。,天津工業(yè)大學(xué),8,9.2 DSP56800E處理器,特點(diǎn)： 高性能 兼容性 編程容易 支持高級(jí)語言 豐

4、富的指令集 高代碼密度 支持多任務(wù) 精度 硬件循環(huán) 并行化 無形的指令管道 低功耗 實(shí)時(shí)調(diào)試,天津工業(yè)大學(xué),9,9.2 DSP56800E處理器,2. DSP56800E內(nèi)核總線 包括地址總線和數(shù)據(jù)總線。 地址總線包括程序地址存儲(chǔ)空間地址總線（PAB）、主數(shù)據(jù)地址總線（XAB1）和次數(shù)據(jù)地址總線（XAB2）。 PAB總線為21位，可以按字節(jié)、字和長(zhǎng)字訪問，用來按字訪問程序存儲(chǔ)器。 XAB1和XAB2為24位，僅限于按字訪問，用來訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。,天津工業(yè)大學(xué),10,9.2 DSP56800E處理器,數(shù)據(jù)總線包括2個(gè)單方向的32位總線、2個(gè)單方向的16位總線和IP-BUS接口。 2個(gè)單方向的32

5、位總線包括內(nèi)核數(shù)據(jù)讀總線（CDBR）和內(nèi)核數(shù)據(jù)寫總線（CDBW）。 2個(gè)單方向的16位總線包括次X數(shù)據(jù)總線（XDB2）和程序數(shù)據(jù)總線（PDB）。 數(shù)據(jù)ALU和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過CDBR和CDBW實(shí)現(xiàn)讀寫，CDBR和XDB2可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器讀操作。 外圍設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸通過IP-BUS接口。指令字的預(yù)取通過PDB實(shí)現(xiàn)。,天津工業(yè)大學(xué),11,9.2 DSP56800E處理器,3.數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯單元ALU ALU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)所有的算術(shù)、邏輯和移位操作。 數(shù)據(jù)ALU中包括3個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器（X0、Y0和Y1）、4個(gè)36位累加寄存器（A、B、C及D）、1個(gè)乘-累加（MAC）單元、1個(gè)單個(gè)位累加移位器、1個(gè)算術(shù)邏

6、輯多位移位器、1個(gè)MAC輸出限制器和1個(gè)數(shù)據(jù)限制器。,9.2 DSP56800E處理器,天津工業(yè)大學(xué),12,天津工業(yè)大學(xué),13,9.2 DSP56800E處理器,4. 地址產(chǎn)生單元AGU AGU可以直接尋址XAB1和XAB2總線上的224（16M）字，PAB上的221（2M）字。 AGU包括7個(gè)24位地址寄存器（R0-R5、N）、4個(gè)影子寄存器（為R0、R1、N、M01而設(shè)）、1個(gè)24位專用的堆棧指針寄存器（SP）、2個(gè)偏移寄存器（N、N3）、1個(gè)16位變址寄存器（M01）、1個(gè)24位加法器和1個(gè)24位模運(yùn)算單元。,9.2 DSP56800E處理器,天津工業(yè)大學(xué),14,天津工業(yè)大學(xué),15,9.

7、2 DSP56800E處理器,5. 程序控制器 主要負(fù)責(zé)指令預(yù)取、解碼、中斷處理、硬件自鎖和循環(huán)。 包括1個(gè)鎖指令單元和解碼器、硬件循環(huán)控制單元、中斷控制邏輯、程序計(jì)數(shù)器（PC）、2個(gè)為快速中斷而設(shè)的特殊寄存器、7個(gè)用戶可以訪問的狀態(tài)和控制寄存器（2級(jí)硬件棧、循環(huán)地址寄存器（LA）、循環(huán)地址寄存器2（LA2）、循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器（LC）、循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器2（LC2）、狀態(tài)寄存器（SR）、操作模式寄存器（OMR）。2個(gè)為快速中斷而設(shè)的特殊寄存器包括快速中斷返回地址寄存器（FIRA）和快速中斷狀態(tài)寄存器（FISR）。,9.2 DSP56800E處理器,天津工業(yè)大學(xué),16,天津工業(yè)大學(xué),17,9.2 DS

8、P56800E處理器,6. 位操作單元 位操作單元執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字、外設(shè)寄存器和DSP56800E內(nèi)核寄存器的位域操作。 可以操作16位的字內(nèi)的測(cè)試、設(shè)置、清0或者翻轉(zhuǎn)單個(gè)位或多位。 位操作單元也可以為按照位域進(jìn)行分支的指令來測(cè)試字節(jié)。,9.3 DSP56800E的尋找方式,尋址方式指明如何找到一條指令中的操作數(shù)（立即數(shù)、寄存器或者內(nèi)存中），并提供操作數(shù)的準(zhǔn)確地址?？煞譃橐韵?類： 直接寄存器尋址方式直接引用片上寄存器中的值； 間接地址寄存器尋址方式引用地址寄存器所指向的地址單元中的值； 立即數(shù)尋址方式指令中包含操作數(shù)本身； 絕對(duì)地址尋址方式使用指令中的地址所指向的地址單元中的值。,天津工業(yè)大

9、學(xué),18,天津工業(yè)大學(xué),19,9.3 DSP56800E的尋找方式,（1）直接寄存器尋址方式 指明每個(gè)操作數(shù)（最高可達(dá)3個(gè)）是AGU、數(shù)據(jù)ALU或者是控制寄存器中的寄存器。 例如：MOVE.W R0，X0 （2）間接地址寄存器尋址方式 操作數(shù)并不在地址寄存器中，而位于地址寄存器中指向的存儲(chǔ)單元中。例如： MOVE.BP X:(R5)+,A; MOVE.W X:(R5)+,A; MOVE.L X:(R5)+,A; MOVE.BP X:(R5)+,A;,天津工業(yè)大學(xué),20,9.3 DSP56800E的尋找方式,（3）立即數(shù)尋址方式 不適用地址寄存器指明有效的地址，它在指令中直接指明操作數(shù)的值。例如

10、： MOVE.L #-4,B 指令執(zhí)行之前，B的值為任意數(shù)，執(zhí)行之后B的值為0 xFFFFFFFFC。 MOVE.W #-2,R0 指令執(zhí)行之前，R0的值為任意數(shù)，執(zhí)行之后R0的值為0 xFFFFFE。,天津工業(yè)大學(xué),21,9.3 DSP56800E的尋找方式,（4）絕對(duì)尋址方式 絕對(duì)尋址方式不使用地址寄存器指明有效地址。包括直接尋址、擴(kuò)展尋址和立即數(shù)。例如： MOVE.W R2,X:$0003 （5）隱式的尋址方式 一些指令隱式地包含程序計(jì)數(shù)器（PC）、軟件棧、硬件棧、循環(huán)地址寄存器（LA）、循環(huán)計(jì)數(shù)器（LC）或者狀態(tài)寄存器（SR）等寄存器。 例如，JSR、RTI、RTS指令訪問PC、SR、

11、SP寄存器時(shí)不用明確地在指令中指出。,天津工業(yè)大學(xué),22,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),1. 數(shù)據(jù)傳送類指令 傳送指令在內(nèi)核寄存器和內(nèi)存或外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)，或兩個(gè)內(nèi)存或外設(shè)地址間傳送數(shù)據(jù)。將累加器的值寫入內(nèi)存或者外設(shè)的傳送指令可以自動(dòng)填充或者限制寫入的值。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),23,天津工業(yè)大學(xué),24,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),2. 算術(shù)運(yùn)算類指令 （1）乘法指令 為數(shù)據(jù)ALU中所有乘法操作。部分乘法指令可以規(guī)定數(shù)據(jù)傳送的方式。 這類指令數(shù)據(jù)傳輸允許預(yù)取下一條指令使用的新數(shù)據(jù)或者存儲(chǔ)先前指令計(jì)算的結(jié)果。 乘法指令的執(zhí)行需要1個(gè)指令周期，影響條件碼寄

12、存器一個(gè)或多個(gè)位。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),25,天津工業(yè)大學(xué),26,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),2. 算術(shù)運(yùn)算類指令 （2）算術(shù)指令 不包括乘法算術(shù)指令。雖然使用基于寄存器的操作數(shù)允許并行執(zhí)行數(shù)據(jù)移動(dòng)操作，但是這些指令仍可以對(duì)寄存器或存儲(chǔ)器中的值進(jìn)行操作。 指令使用復(fù)雜的尋址方式可能會(huì)耗時(shí)長(zhǎng)，但是算術(shù)指令一般需要1個(gè)指令周期。 算術(shù)指令影響條件碼寄存器的一個(gè)或多個(gè)位。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),27,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),28,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),29,天津工業(yè)大學(xué),30,9.

13、4 DSP56800E指令系統(tǒng),3. 邏輯運(yùn)算類與位操作類指令 （1）移位指令 移位指令用來執(zhí)行數(shù)據(jù)ALU中的移位和循環(huán)操作。除了多位移位指令（ASLL.L、ASRR.L和LSRR.L）執(zhí)行需要2個(gè)指令周期，其它指令執(zhí)行通常需要1個(gè)指令周期。 這些指令影響條件碼寄存器一個(gè)或多個(gè)位。 ASL指令不能用于16位X0、Y0、Y1寄存器移位，因?yàn)闂l件代碼的值可能有誤，此時(shí)應(yīng)用ASL.W指令。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),31,天津工業(yè)大學(xué),32,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),3. 邏輯運(yùn)算類與位操作類指令 （2）邏輯指令 邏輯指令執(zhí)行布爾邏輯操作，邏輯指令不允許數(shù)據(jù)傳輸，除

14、了EOR.L指令。邏輯指令執(zhí)行需要1個(gè)指令周期。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),33,天津工業(yè)大學(xué),34,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),3. 邏輯運(yùn)算類與位操作類指令 （3）位操作指令 位操作指令用來測(cè)試或修改一個(gè)字中的一位或多位，可以對(duì)存儲(chǔ)器、外設(shè)或寄存器進(jìn)行操作。狀態(tài)寄存器的進(jìn)位位是受這些指令影響的唯一條件碼。位操作指令執(zhí)行需要2、3或4個(gè)指令周期。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),35,天津工業(yè)大學(xué),36,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),3. 邏輯運(yùn)算類與位操作類指令 （4）循環(huán)指令 循環(huán)指令用來執(zhí)行程序循環(huán)，DSP56800E使用單指令（

15、REP）或塊指令（DO）支持有效的硬件循環(huán)。使用循環(huán)指令可以顯著地增加迭代算法的性能。,天津工業(yè)大學(xué),37,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),4. 程序控制類指令 包括分支、轉(zhuǎn)移、有條件分支、有條件轉(zhuǎn)移和其他影響程序計(jì)數(shù)器和軟件棧的指令。指令集中還有使DSC處于低功耗狀態(tài)的STOP和WAIT指令。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),38,天津工業(yè)大學(xué),39,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),5. AGU算術(shù)指令 AGU算術(shù)指令執(zhí)行地址產(chǎn)生單元的所有地址計(jì)算操作。盡管一些指令使用立即數(shù)，但是通常大部分指令使用AGU寄存器作為操作數(shù)。只有CMPA、CMPA.W、DECTSTA、

16、TSTA.B、TSTA.W、TSTA.L和TSTDECA.W指令會(huì)修改條件碼寄存器中的位。 AGU算術(shù)指令沒有可選的數(shù)據(jù)傳送方式。指令執(zhí)行通常需要1個(gè)指令周期，但有些操作會(huì)增加額外的周期，這取決于操作數(shù)尋址方式。,9.4 DSP56800E指令系統(tǒng),天津工業(yè)大學(xué),40,天津工業(yè)大學(xué),41,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),1. DSP56800E匯編源程序格式 （1）標(biāo)號(hào),天津工業(yè)大學(xué),42,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),1. DSP56800E匯編源程序格式 （2）操作碼 操作碼包括指令碼以及后面即將介紹的DSP56800E編譯器可以識(shí)別的偽指令碼。 對(duì)于有標(biāo)號(hào)的行，必須用至

17、少一個(gè)空格或制表符(TAB)將標(biāo)號(hào)與操作碼隔開； 對(duì)于沒有標(biāo)號(hào)的行，不能從第一列開始寫指令碼，應(yīng)以空格或制表符(TAB)開頭。DSP56800E編譯器不區(qū)分操作碼中字母的大小寫。,天津工業(yè)大學(xué),43,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),1. DSP56800E匯編源程序格式 （3）操作數(shù) 操作數(shù)可以是地址、標(biāo)號(hào)或指令碼定義的常數(shù)，也可以是由偽運(yùn)算符構(gòu)成的表達(dá)式。若一條指令或偽指令有操作數(shù)，則操作數(shù)與操作碼之間必須用空格隔開書寫。操作數(shù)多于一個(gè)的，操作數(shù)之間用逗號(hào)“,”分隔。 常數(shù)標(biāo)識(shí) DSP56800E編譯器識(shí)別的常數(shù)有十進(jìn)制(默認(rèn)，不需要前綴標(biāo)識(shí))、十六進(jìn)制(用$或0 x前綴標(biāo)識(shí))、二進(jìn)

18、制(用%前綴標(biāo)識(shí))。,天津工業(yè)大學(xué),44,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),1. DSP56800E匯編源程序格式 （3）操作數(shù) “#”表示立即數(shù) 一個(gè)常數(shù)前添加“#”表示一個(gè)立即數(shù)，不加“#”時(shí)，表示一個(gè)地址。 偽運(yùn)算符 DSP56800E編譯器識(shí)別表1-14所示的偽運(yùn)算符。 （4）注釋 注釋即是說明文字，用分號(hào)“;”引導(dǎo)。,天津工業(yè)大學(xué),45,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),天津工業(yè)大學(xué),46,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （1）字符串的替代定義DEFINE DEFINE symbol string 該指令用于定義替換的字符串

19、，應(yīng)用于之后的所有源代碼行，用標(biāo)志symbol取代字符串string。 此外，標(biāo)志symbol不能超過512個(gè)字符，其中的第一個(gè)字符必須是字母，剩下的都必須是字母、數(shù)字或下劃線。 當(dāng)遇到DEFINE指令時(shí)，會(huì)被當(dāng)作宏定義使用。DEFINE指令只適用于它所定義的范圍，不允許與標(biāo)簽label一起使用。如： DEFINE ARRAYSIZ 10*5 DS ARRAYSIZ 以上兩行可以變形為：DS 10*5,天津工業(yè)大學(xué),47,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （2）文件包含指令I(lǐng)NCLUDE INCLUDE string 該指令是一個(gè)附加文件的鏈接指示

20、命令，可以把另一個(gè)文件加入到當(dāng)前的源文件一起匯編，成為一個(gè)完整的源程序。 string指代文件名。默認(rèn)擴(kuò)展名為.asm。 該指令不允許與標(biāo)簽label一起使用。 例如： INCLUDE storagemem.asm,天津工業(yè)大學(xué),48,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （3）初始化存儲(chǔ)空間和指令計(jì)數(shù)器指令ORG ORG rmsrlcrmp,lmsllclmp 該指令用于指定地址并且指出存儲(chǔ)空間和映射變化。它還可以指定一個(gè)隱式的計(jì)數(shù)模式，作為初始覆蓋的機(jī)制使用。 該指令不允許與標(biāo)簽label一起使用。,天津工業(yè)大學(xué),49,9.5 DSP56800E匯

21、編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （4）數(shù)值等價(jià)表示指令EQU label EQU X: | P:expression EQU指令將expression的值和存儲(chǔ)空間屬性賦給符號(hào)label。如果表達(dá)式expression沒有指明存儲(chǔ)空間，那么它的前面可以選擇性添加指定的存儲(chǔ)空間修飾符來強(qiáng)制確定存儲(chǔ)空間屬性。 EQU指令是指令集中的一個(gè)將label賦值指令，而不是將程序計(jì)數(shù)器賦值給label的指令。標(biāo)簽label不能在程序其他任何地方重定義。expression可以是相對(duì)的或者是絕對(duì)的，但是不能包含一個(gè)還沒有定義的符號(hào)（不允許向前參考）。 例如：A_D_PORT EQU X:$

22、4000,天津工業(yè)大學(xué),50,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （5）全局變量聲明指令GLOBAL GLOBAL symbol,symbol,.,symbol 該指令指明當(dāng)前段所定義的符號(hào)列表，這些定義可以被所有的段訪問。這個(gè)指令在被SECTION和ENDSEC所限定的程序塊中使用時(shí)才有效。該指令不允許與標(biāo)簽label一起使用。例如： SECTION IO GLOBAL LOOPA ;LOOPA為全局的，可以被其他段訪問 ENDSEC,天津工業(yè)大學(xué),51,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （6）局部變量

23、聲明指令LOCAL LOCAL symbol,symbol,.,symbol 該指令指明當(dāng)前段所定義的符號(hào)列表，這些定義明確地局限于這個(gè)段。它可以當(dāng)作包含一個(gè)名字相似符號(hào)的封閉段的嵌套段的向前參考。這個(gè)指令在被SECTION和ENDSEC所限定的程序塊中使用時(shí)才有效。LOCAL指令必須在符號(hào)symbol定義之前出現(xiàn)。該指令不允許與標(biāo)簽label一起使用。例如： SECTION IO LOCAL LOOPA ;局限于此段 ENDSEC,天津工業(yè)大學(xué),52,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （7）設(shè)置指令SET label SET expression

24、 SET label expression 該指令用來將操作數(shù)域的expression的值賦給標(biāo)簽label。SET指令功能與EQU指令有些類似。但是，通過SET指令定義的標(biāo)簽label可以在程序的其它部分重新定義（但只能通過使用另一個(gè)SET指令）。SET指令在建立臨時(shí)或者重用計(jì)數(shù)器時(shí)很有用。SET指令中操作數(shù)域的expression必須是絕對(duì)的，不能包含一個(gè)未定義的符號(hào)（不允許向前引用）。 例如：COUNT SET 0,天津工業(yè)大學(xué),53,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （8）外部模塊符號(hào)引用指令XREF XREF symbol,symbol,.,symbol 該指令用于指定當(dāng)前段引用的符號(hào)列表，這些符號(hào)列表并不在本段中定義。這些符號(hào)已經(jīng)在所有段外定義或在其它段中使用XDEF指令定義，可以全局訪問。該指令不允許與標(biāo)簽label一起使用。例如： SECTION FILTER XREF AA, CC, DD ENDSEC,天津工業(yè)大學(xué),54,9.5 DSP56800E匯編語言基礎(chǔ),2. DSP56800E匯編語言偽指令 （9）對(duì)齊指令A(yù)LIGN ALIGN expression 該指令將運(yùn)行時(shí)地址計(jì)數(shù)器的值設(shè)置為expression的字值。該指令應(yīng)用于DSP56800和DSP56800E處理