DSP芯片的基本结构和特征olo.docx

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1、第2章 DSSP芯片片的基本本结构和特特征2.1 引言可编程DDSP芯芯片是一一种具有有特殊结结构的微微处理器器，为了了达到快快速进行行数字信信号处理理的目的的，DSSP芯片片一般都都具有程程序和数数据分开开的总线线结构、流流水线操操作功能能、单周周期完成成乘法的的硬件乘乘法器以以及一套套适合数数字信号号处理的的指令集集。本章章将首先先介绍DDSP芯芯片的基基本结构构，然后后介绍TTI公司司的各种种DSPP芯片的的特征，最最后简要要介绍其其他公司司的DSSP芯片片的特点点。2.2 DSSP芯片片的基本本结构为了快速速地实现现数字信信号处理理运算，DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构。下面以TM

2、S320系列为例介绍DSP芯片的基本结构。TMS3320系系列DSSP芯片片的基本本结构包包括：（11）哈佛佛结构；（2）流流水线操操作；（33）专用用的硬件件乘法器器；（44）特殊殊的DSSP指令令；（55）快速速的指令令周期。这些特点点使得TTMS3320系系列DSSP芯片片可以实实现快速速的DSSP运算算，并使使大部分分运算（例例如乘法法）能够够在一个个指令周周期内完完成。由由于TMMS3220系列列DSPP芯片是是软件可可编程器器件，因因此具有有通用微微处理器器具有的的方便灵灵活的特特点。下下面分别别介绍这这些特点点是如何何在TMMS3220系列列DSPP芯片中中应用并并使得芯芯片的功

3、功能得到到加强的的。2.2.1 哈佛结结构哈佛结构构是不同同于传统统的冯诺曼（VVon Neuumann）结构构的并行行体系结结构，其其主要特特点是将将程序和和数据存存储在不不同的存存储空间间中，即即程序存存储器和和数据存存储器是是两个相相互独立立的存储储器，每每个存储储器独立立编址，独独立访问问。与两两个存储储器相对对应的是是系统中中设置了了程序总总线和数数据总线线两条总总线，从从而使数数据的吞吞吐率提提高了一一倍。而而冯诺曼结结构则是是将指令令、数据据、地址址存储在在同一存存储器中中，统一一编址，依依靠指令令计数器器提供的的地址来来区分是是指令、数数据还是是地址。取取指令和和取数据据都访问

4、问同一存存储器，数数据吞吐吐率低。在哈佛结结构中，由由于程序序和数据据存储器器在两个个分开的的空间中中，因此此取指和和执行能能完全重重叠运行行。为了了进一步步提高运运行速度度和灵活活性，TTMS3320系系列DSSP芯片片在基本本哈佛结结构的基基础上作作了改进进，一是是允许数数据存放放在程序序存储器器中，并并被算术术运算指指令直接接使用，增增强了芯芯片的灵灵活性；二是指指令存储储在高速速缓冲器器（Caachee）中，当当执行此此指令时时，不需需要再从从存储器器中读取取指令，节节约了一一个指令令周期的的时间。如如TMSS3200C300具有644个字的的Cacche。2.2.2 流水线线与哈佛结

5、结构相关关，DSSP芯片片广泛采采用流水水线以减减少指令令执行时时间，从从而增强强了处理理器的处处理能力力。TMMS3220系列列处理器器的流水水线深度度从26级不不等。第第一代TTMS3320处处理器采采用二级级流水线线，第二二代采用用三级流流水线，而而第三代代则采用用四级流流水线。也也就是说说，处理理器CLKOUT1执行译码取指NN1N2N1N1N2NNN1可以以并行处处理26条指指令，每每条指令令处于流流水线上上的不同同阶段。图图2.11所示为为一个三三级流水水线操作作的例子子。图2.11 三三级流水水线操作作在三级流流水线操操作中，取取指、译译码和执执行操作作可以独独立地处处理，这这可

6、使指指令执行行能完全全重叠。在在每个指指令周期期内，三三个不同同的指令令处于激激活状态态，每个个指令处处于不同同的阶段段。例如如，在第第N个指令令取指时时，前一一个指令令即第NN-1个指令令正在译译码，而而第N-2个指指令则正正在执行行。一般般来说，流流水线对对用户是是透明的的。2.2.3专用用的硬件件乘法器器在一般形形式的FFIR滤滤波器中中，乘法法是DSSP的重重要组成成部分。对对每个滤滤波器抽抽头，必必须做一一次乘法法和一次次加法。乘乘法速度度越快，DSP处理器的性能就越高。在通用的微处理器中，乘法指令是由一系列加法来实现的，故需许多个指令周期来完成。相比而言，DSP芯片的特征就是有一个

7、专用的硬件乘法器。在TMS320系列中，由于具有专用的硬件乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。从最早的TMS32010实现FIR的每个抽头算法可以看出，滤波器每个抽头需要一条乘法指令MPY：LT；装乘乘数到TT寄存器器DMOVV；在存存储器中中移动数数据以实实现延迟迟MPY；相乘乘APACC；将乘乘法结果果加到AACC中中其他三条条指令用用来将乘乘数装入入到乘法法器电路路（ LLT），移移动数据据（DMMOV）以及将乘法结果（存在乘积寄存器P中）加到ACC中（APAC）。因此，若采用256抽头的FIR滤波器，这四条指令必须重复执行256次，且256次乘法必须在一个抽样间隔内完成。在典型的通用微

8、处理器中，每个抽头需要30 40个指令周期，而TMS32010只需4条指令。如果采用特殊的DSP指令或采用 TMS320C54X等新一代的DSP芯片，可进一步降低FIR抽头的计算时间。2.2.4 特殊的的DSPP指令DSP芯芯片的另另一个特特征是采采用特殊殊的指令令。2.2.33节中介介绍的DDMOVV就是一一个特殊殊的DSSP指令令，它完完成数据据移位功功能。在在数字信信号处理理中，延延迟操作作非常重重要，这这个延迟迟就是由由DMOOV来实实现的。TMS32010中的另一个特殊指令是LTD，它在一个指令周期内完成LT、DMOV和APAC三条指令。LTD和MPY指令可以将FIR滤波器抽头计算从

9、4条指令降为2条指令。在第二代处理器中，如TMS320C25，增加了2条更特殊的指令，即RPT和MACD指令，采用这2条特殊指令，可以进一步将每个抽头的运算指令数从2条降为1条：RPTKK2555；重复复执行下下条指令令2566次MACDD；LT, DMMOV, MPPY 及及 APPAC2.2.5快速速的指令令周期哈佛结构构、流水水线操作作、专用用的硬件件乘法器器、特殊殊的DSSP指令令再加上上集成电电路的优优化设计计，可使使DSPP芯片的的指令周周期在2200nns 以以下。TTMS3320系系列处理理器的指指令周期期已经从从第一代代的2000nss降低至至现在的的20nns 以以下。快快

10、速的指指令周期期使得DDSP芯芯片能够够实时实实现许多多DSPP应用。2.3 TII定点DSSP芯片片自19882年TI推出出第一个个定点DDSP芯片片TMSS320010以以来，TTI的定定点DSSP芯片片已经经经历了TTMS3320CC1X、TMSS3200C2XX/C22XX、TMSS3200C5XX 、TMSS3200C544X、TMSS3200C622X等几几代产品品，产品品的性能能价格比比不断提提高，应应用越来来越广泛泛。下面面分别介介绍这些些芯片的的主要特特征。2.3.1 TMSS3200C1XX2.3.1.11 基基本特点点第一代TTMS3320系系列DSSP芯片片包括：TMS

11、S320010、TMSS320011、TMSS3200C100、 TMMS3220C115/EE15和和TMSS3200C177/E117。其其中，TTMS3320110和TMSS320011采用用2.44mm的 NMMOS 工艺，而而其他几几种则采采用1.8mm CMOOS工艺艺。这些些芯片的的典型工工作频率率为200MHzz。TMSS3200第一代代DSPP芯片的的主要特特点如下下: 指令周周期：1160nns/2200nns/2280nns 片内RRAM：1444字/2556字（TMMS3220C115/EE15/C177/E117） 片内RROM：1.55K字/4KK字（TMMS322

12、0C115/CC17）4K字字片内程程序EPPROMM（TMMS3220E115/EE17）4K字字外部全全速存储储器扩展展 并行乘乘法器：乘积为为32位 桶形移移位器：将数据据从存储储器移到到ALUU 并行移移位器 允许文文本交换换的412位堆堆栈 两个间间接寻址址的辅助助寄存器器 双通道道串行口口（TMMS3220111,TMMS3220C117/EE17） 片内压压扩硬件件（TMMS3220111,TMMS3220C117/EE17） 协处理理器接口口（TMMS3220C117/EE17） 器件封封装：440脚双双列直插插（DIIP）/44脚脚塑封（PPLCCC）2.3.1.22 TMM

13、S3220C110TMS3320 DSPP芯片的的第一代代产品是是基于TTMS3320110和它它的CMMOS版版本TMMS3220C110的结结构。TTMS3320110于19882年推推出，是是第一个个能够达达到 55 个MIPPS的微微处理器器。TMS3320110采用用改进的的哈佛结结构，即即程序和和数据空空间相互互独立。程程序存储储器可在在片内（11.5KK字）或片外外（4KK字）。片内内数据RRAM为为1444字。有有四个基基本的算算术单元元：算术术逻辑单单元（AALU）、累加器（ACC）、乘法器和移位器。(1)AALU：32位数数据操作作的通用用算术逻逻辑单元元。ALLU可进进行

14、加、减减和逻辑辑运算；(2)AACC：累加器器存储AALU的的输出，也也是ALLU的一一个输入入。它采采用322位字长长操作，分分高166位和低低16位两两部分。处处理器提提供高116位和和低166位的专专门指令令：SAACH（高16位）和SACL（低16位）；(3) 乘法器器：16616位并并行乘法法器由三三个单元元组成：T寄存器器、P寄存器器和乘法法器阵列列。T寄存器器存储被被乘数，P寄存器存储32位乘积。为了使用乘法器，被乘数首先必须从数据RAM中装入到T寄存器，可用LT、LTA和LTD指令。然后执行MPY（乘）或MPYK（乘立即数）指令。乘和累加器操作可用LTA、LTD和MPY、MPY

15、K指令在两个指令周期内完成；(4) 移位器器：有两两个移位位器可用用于数据据移位。一一个是桶桶形移位位器，另另一个是是并行移移位器。桶桶形移位位器又称称定标移移位器。当当数据存存储器的的数据送送入累加加器或与与累加器器中的数数据进行行运算时时，先通通过这个个移位器器进行0016位左左移，然然后再进进行运算算。并行行移位器器即输出出移位器器，其作作用是将将累加器器中的数数据左移移0、1或4位后再再送入数数据存储储器中，以以实现小小数运算算或小数数乘积的的调整。在TMSS320010/C100基础上上又派生生了多个个处理器器，它们们可提供供不同的的处理器器速度、存存储器扩扩展和各各种I/O集成成。

16、2.3.1.33 TMMS3220C11X的其其他芯片片1TMMS3220C115/EE15TMS3320CC15/E155与TMSS320010的的代码和和管脚全全兼容，提提供2556字的的片内RRAM和和4K字的的片内RROM（CC15）或EPROM（E15）。TMS320C15的指令周期有200ns和160ns（TMS320C15-25）两种。2TMMS3220C117/EE17TMS3320CC17/E177是一个个专用的的微处理理器。它它有4KK字的片片内程序序ROMM（C117）或或EPRROM（EE17），一个全双工串行通信的双通道串行口，片内硬件压扩器（m律/A律），一个用于串

17、行通信的串行口定时器，及一个协处理器接口。协处理器接口可以在处理器和4/8/16位微处理器之间提供直接接口。TMS320C17/E17与TMS32010目标代码兼容，且可用相同的开发工具。该处理器是基于TMS320C10的CPU内核，外加片内的外设存储器和I/O模块。TMS320C17/E17可认为是半定制的DSP芯片。表2.1 是TMS320第一代产品的比较表。表2.11 TMMS3220第一一代处理理器DSP芯芯片指令周期期（ns）制造工艺艺片内程序序ROMM（字）片内程序序EPRROM（字）片内数据据RAMM（字）片外程序序（字）TMS3320110200NMOSS1.5KK1444KT

18、MS3320110-25160NMOSS1.5KK1444KTMS3320110-14280NMOSS1.5KK1444KTMS3320111200NMOSS1.5KK144TMS3320CC10200CMOSS1.5KK1444KTMS3320CC10-25160CMOSS1.5KK1444KTMS3320CC15200CMOSS4K2564KTMS3320CC15-25160CMOSS4K2564KTMS3320EE15200CMOSS4K2564KTMS3320CC17200CMOSS4K256TMS3320CC17-25160CMOSS4K256TMS3320EE17200CMOSS4

19、K2562.3.2 TTMS3320CC2X第二代TTMS3320 DSPP芯片包包括TMMS3220200、TMSS3200C255/E225、TMSS3200C266及TMSS3200C288。在这这些芯片片中，TTMS3320220是一一个过渡渡的产品品，其指指令周期期为2000nss，与TMMS3220100相当，而而其硬件件结构则则与TMMS3220C225一致致。在第第二代DDSP芯芯片中，TMS320C25是一个典型的代表，其他芯片都是由TMS320C25派生出来的。其中TMS320E25将内部4K字的ROM改为EPROM；TMS320C26去掉了内部的4K字ROM，而将片内RA

20、M增加到1.5K字；TMS320C28则将内部ROM增加到8K字。由于TMS320C25的典型性，下面就讨论TMS320C25的基本特征和结构。2.3.2.11 TMMS3220C225的基基本特征征 指令周周期： TMSS3200C255：1000ns，TMSS3200C255-333：1200ns，TMSS3200C255-500：80nns 片内掩掩膜ROOM：4K 字 片内RRAM：5444字，分分B0、B1和B2三块块 程序和和数据空空间均为为64KK字 具有88级硬件件堆栈、8个辅助寄存器 具有全全静态双双缓冲串串行口，可可与许多多串行器器件直接接接口 与低速速片外存存储器通通信的

21、等等待状态态插入 采用HHOLDD操作的的DMAAFFTT变换用用的比特特反转寻寻址 扩展精精度算术术和自适适应滤波波支持 从外部部存储器器全速执执行的MMAC/MACCD指令令 具有在在多处理理器之间间进行同同步的能能力，支支持多处处理器共共享存储储器1.88m CCMOSS工艺，668脚PGAA或PLCCC封装装2.3.2.22 TTMS3320CC25的的结构TMS3320CC25是是第二代代TMSS3200中与TMMS3220200管脚全全兼容的的CMOOS版本本，但指指令执行行速度是是TMSS320020的的2倍，且且增加了了硬件和和软件资资源。指指令集是是TMSS320010和和T

22、MSS320020的的超集，在在源代码码级与它它们兼容容。此外外，在代代码级与与TMSS320020兼兼容，因因此，TTMS3320220的程程序可不不用修改改直接在在TMSS3200C255上运行行。100nns的指指令周期期可提供供较强的的运算能能力。由由于大部部分指令令在一个个指令周周期内执执行，处处理器在在1秒内内可执行行10000万条条指令（110MIIPS）。运算能力的增加主要得益于乘累加指令（MAC）和带数据移位的乘累加指令（MACD）、具有专用算术单元的8个辅助寄存器、适合于自适应滤波和扩展精度运算的指令集支持、比特反转寻址、快速的I/O支持等。指令集中中提供在在两个存存储空间

23、间中进行行数据移移动的指指令。在在外部，程程序和数数据存储储空间在在同一总总线上复复用，从从而使得得在尽量量减少芯芯片引脚脚的情况况下最大大程度地地扩大两两个空间间的地址址范围。在在内部，TMS320C25结构通过保持程序和数据总线结构分离以使指令全速执行来获得最大的处理能力。芯片内部部的程序序执行采采用三级级流水线线形式。流流水线对对用户来来说是透透明的。但但是，在在某些情情况下流流水线可可能被打打断（如如跳转指指令），在在这种情情况下，指指令执行行时间要要考虑流流水线必必须清空空和重新新填充。两两块大的的片内RRAM在在系统设设计时提提供了很很大的灵灵活性，其其中一块块既可配配置为程程序存

24、储储器也可可配置为为数据存存储器。片片外644K字的的数据空空间可直直接寻址址，从而而使DSSP算法法实现更更为方便便。片内内4K字的的掩膜RROM可可用来降降低系统统成本，若若程序不不超过44K字，可可使TMMS3220C225不用用扩展片片外程序序存储器器。剩下下的644K字程程序空间间在片外外，大量量的程序序可在片片外存储储器中全全速运行行。程序序也可从从片外慢慢速EPPROMM中装入入到片内内高速RRAM中中全速运运行。此此外，还还有硬件件定时器器、串行行口和数数据块搬搬移功能能。下面介绍绍TMSS3200C255的存储储器分配配、中央央算术逻逻辑单元元（CAALU）、硬件乘法器、控制

25、操作、串行口和I/O接口。1存储储器分配配TMS3320CC25具具有4KK字的片片内程序序ROMM和5444字的片片内RAAM。RAMM分为三三块：BB0、B1、B2。其其中，BB0块（2556字）既可配配置为数数据存储储器（用CNFFD指令令），也可可配置为为程序存存储器（用CNFFP指令令）。其余余2888字（B11和B2块）只能是是数据存存储器。544字的片内RAM可使C25能处理512字的数据阵列，如可进行256点复数FFT运算，且尚有32字用作中间结果的暂存。TMS320C25提供片外可直接寻址的程序和数据空间各64K字。寄存器组组包含88个辅助助寄存器器（ARR0AR77），它它

26、们可用用作数据据存储器器的间接接寻址和和暂存，从从而增加加芯片的的灵活性性和效率率。这些些寄存器器既可用用指令直直接寻址址，也可可用3比特的的辅助寄寄存器指指针（AARP）间接寻址。辅助寄存器和ARP既可从数据存储器装数，也可装入立即数。寄存器的内容也可存入数据存储器中。辅助寄存器组与辅助寄存器算术单元（ARAU）相连接，用ARAU访问信息表无需CALU参与地址操作，这样可让CALU进行其他操作。2中央央算术逻逻辑单元元CALUU包含一一个166位的定定标移位位器（SScallingg），一一个16616位的的并行乘乘法器，一一个322位的累累加器和和一个332位的的算术逻逻辑单元元（ALLU

27、）。移移位器根根据指令令要求提提供0到16位的的数据左左移。累累加器和和乘法器器输出端端的移位位器适合合于数值值的归一一化、比比特提取取、扩展展精度算算术和溢溢出保护护。典型的AALU指指令实现现包含以以下三步步：(1) 数据在在数据总总线上从从RAMM中获取取；(2) 数据移移交给完完成算术术运算的的定标移移位器和和ALUU；(3) 结果送送回累加加器。32位累累加器可可分为22个166位以进进行数据据存储：SACCH（高高16位）和ACCCL（低低16位）。累加加器有一一个进位位位可方方便加法法和减法法的多精精度运算算。3硬件件乘法器器TMS3320CC25具具有一个个1616位的的硬件乘

28、乘法器，它它能在一一个指令令周期内内计算一一个322位乘积积。有两两个寄存存器与乘乘法器相相关：16位暂暂存寄存存器TRR，用于于保存乘乘法器的的一个操操作数；32位乘乘积寄存存器PRR，用于于保存乘乘积。乘积寄存存器的输输出可左左移1位或4位，这这对于实实现小数数算术运运算或调调整小数数乘积很很有用。PR的输出也可右移6位，这样可连续执行128次乘/加而无溢出。无符号乘（MPYU）指令可方便扩展精度乘法。4I/O接口口I/O空空间由116个输输入口和和16个输输出口组组成。这这些口可可提供全全16位并并行I/O接口口。输入入（INN）和输输出（OOUT）操作典型的是2个周期，但若用重复指令，

29、可变成单周期指令。I/O器件映射到I/O地址空间，其方式与存储器映射方式相同。与不同速度的存储器或I/O器件接口采用READY线完成。TMS3320CC25也也支持外外部程序序/数据存存储器的的DMAA，其他他处理器器通过置置HOLLD 为低后后可完全全控制TTMS3320CC25的的外部存存储器，使使C255将其地地址、数数据和控控制线呈呈高阻状状态。外外部处理理器和CC25的的通信可可通过中中断来完完成。TTMS3320CC25芯芯片提供供两种DDMA方方式，一一种是加加上HOOLD后后停止执执行；另另一种是是C255继续执执行，但但执行是是在片内内ROMM和RAMM中进行行，这可可大大提

30、提高性能能。2.3.2.33 TTMS3320CC25的的软件TMS3320CC25的的指令总总共有1133条条，其中中97条是是单周期期指令。在在另外336条指指令中，21条包括跳转、调用、返回等，这些指令需重新装入程序计数器，使执行流水线中断。另外7条指令是双字和长立即数指令。剩下的8条指令（IN，OUT，BLKD，BLKP，TBLR，TBLW，MAC，MACD）支持I/O操作、存储器之间的数据交换或提供处理器内部额外的并行操作，而且这8条指令与重复计数器配合使用时可成为单周期指令。这主要利用了处理器的并行机制，使得复杂的计算可用很少的几条指令来完成。由于大多多数指令令用单116位字字编码

31、，故故可在一一个周期期内完成成。存储储器寻址址方式有有三种：直接寻寻址、间间接寻址址和立即即数寻址址。直接接寻址和和间接寻寻址都用用来访问问数据存存储器，立立即数寻寻址利用用由程序序计数器器确定的的存储器器内容。使用直接接寻址方方式时，指指令字的的7位和9位数据据存储器器页指针针（DPP）构成成16位的的数据存存储器地地址。其其中，每每页长1128字字，共有有5122页，故故可寻址址64KK的数据据空间。间间接寻址址借助于于8个辅助助寄存器器（ARR0AR77）。表表2.22 列出出了7种间接接寻址方方式。其其中的比比特反转转寻址可可大大提提高 FFFT运运算的II/O效效率。其其中，OOP表

32、示示某种运运算，NNARPP表示新新的ARRP。表2.22 TMMS3220C225的寻寻址方式式寻址方式式操 作OP AA直接寻址址OP *（,NNARPP）间接寻址址；ARR不变OP *+（,NARRP）间接寻址址；当前前AR加1OP *-（,NNARPP）间接寻址址；当前前AR减1OP *0+（,NARRP）间接寻址址；ARR0加到到当前AAROP *0-（,NNARPP）间接寻址址；当前前AR减去去AR00OP *BR00+（,NARRP）间接寻址址；ARR0加到到AR（）OP *BR00-（,NNARPP）间接寻址址；当前前AR减去去AR00（）2.3.3 TTMS3320CC5XT

33、MS3320CC5X是是TI公司司的第五五代产品品，是继继TMSS3200C1XX和TMSS3200C2XX之后的的第三代代定点DDSP处处理器。它它的核心心中央处处理器（CCPU）以TMS320C25的核心CPU为基础，增强型结构大幅度地提高了整体性能。TMS320C5X工作速度是TMS320C25的2倍以上，对于TMS320C1X和TMS320C2X具有源代码向上兼容特性。这种兼容性保留了过去开发的软件，便于系统升级到更高性能的DSP系统。TMS320C5X系列有TMS320C50/C51/C52/C53等多种产品，它们的主要区别是片内RAM、ROM等资源的多少，如TMS320C50内部具

34、有10K字RAM和2K字ROM，其中2K字ROM已经固化了引导程序；TMS320C51内部具有2K字RAM和8K字ROM；TMS320C52内部具有1K字RAM和4K字ROM，减少了一个串行口；TMS320C53内部则有4K字RAM和16K字ROM。芯片的其他性能则是完全相同的。下面以TMS320C50为例介绍TMS320C5X DSP 芯片。2.3.3.11 TMMS3220C550的基基本特征征TMS3320CC50的的主要特特点包括括:25/35/50nns的指指令周期期（200 40 MIPPS）2244K16位最最大可寻寻址外部部存储空空间（664K程程序、664K数数据、664K

35、I/OO、32KK全局） 算术逻逻辑单元元（ALLU），32位累累加器（AACC）以及32位加法器的缓冲器（ACCB） 并行逻逻辑单元元（PLLU） 结果具具有322位的16616位并并行乘法法器 单周期期乘累加加指令 具有一一个专用用算术单单元的88个辅助助寄存器器，可用用于间接接寻址8级硬硬件堆栈栈0116位数数据左移移和右移移 两个间间接寻址址的循环环缓冲器器，用于于循环寻寻址 程序代代码的单单指令重重复和程程序块重重复 全双工工同步串串行口，用用于完成成TMSS3200C5XX与其他他串行器器件之间间的直接接通信 时分多多址访问问（TDDM ）串行口 内部定定时器，可可用软件件控制64

36、KK 并行行I/OO 口，其其中166个有存存储器映映像 可软件件编程的的等待状状态发生生器 扩展保保持操作作，用于于并发外外部DMMA 四级流流水线操操作，用用于延迟迟跳转、调调用、返返回指令令 比特反反转寻址址方式，用用于FFFT运算算JTAAG扫描描仿真接接口（IIEEEE标准，PP11449.11）1核心心CPUUTMS3320CC5X CPUU的增强强功能在在提高性性能和通通用性的的同时，保保持了对对TMSS3200C1XX和TMS3320CC2X源源代码的的兼容性性。硬件件的改进进包括：一个332位累累加器缓缓冲器，附附加定标标能力，利利用附加加硬件功功能的新新指令。新新的控制制功

37、能包包括：独独立的并并行逻辑辑单元（PPLU）和一组文本交换寄存器。数据管理方面的改进包括：采用新的块搬移指令和存储器映像寄存器指令。TMS320C50有28个存储器映像寄存器和16个存储器映像的I/O口。2片内内ROMMTMS3320CC50拥拥有2KK16位掩掩蔽ROOM，内内部固化化了引导导程序。该该存储器器把程序序从外部部ROMM/EPPROMM、串行行口或并并行I/O口引引导至运运行速度度较快的的SRAAM中。这这块引导导ROMM可通过过PMSST状态态寄存器器中的MMP/MMC 位从程程序存储储空间去去除。如如果该RROM未未选，则则TMSS3200C500由片外外存储器器启动执执

38、行。3片内内数据RRAMTMS3320CC50具具有10056字字的片内内RAMM，这块块RAMM 可在在每个机机器周期期内访问问两次（双寻址址RAMM），只只要两次次访问不不是“写”操作。这这块存储储空间主主要用于于存储数数据，但但是如果果需要也也可用于于存储程程序和数数据。其其配置有有两种方方式：所所有的110566字都作作为数据据存储区区，或者者将其中中的5444字作作为数据据存储器器，5112字作作为程序序存储区区。可通通过状态态寄存器器ST11中的CNNF位选选择设置置。4片内内程序/数据RAAMTMS3320CC50还还具有99K字的的片内RRAM。这这一存储储区可以以由软件件设置

39、映映射到程程序或数数据存储储空间。程程序从片片外存储储器引导导后，可可装入到到该存储储区全速速运行。5片内内存储器器安全TMS3320CC50可可以通过过可屏蔽蔽选择来来保护片片内存储储器的内内容。当当相关比比特置位位时，外外部无法法访问片片内存储储空间。6有地地址映射射的软件件等待状状态发生生器软件等待待状态逻逻辑不需需要任何何外部硬硬件就可可以实现现TMSS3200C500与速度度较慢的的片外存存储器和和I/OO设备接接口。该该电路系系统拥有有16个等等待状态态发生器器，其中中可由用用户编程程操作的的有0，1，2，3和7状态。7并行行I/OO口TMS3320CC50共共有644K II/O

40、口口，其中中的166个可映映射在数数据存储储空间。这这些口可可由INN或OUTT指令寻寻址。具具有存储储器映像像的I/O口可可按存储储器的读读写方式式访问。I/O口的访问由IS线选通。增加简单的片外地址译码电路，就可实现TMS320C50的I/O口与外部I/O设备的简单连接。8串行行I/OO口TMS3320CC50有有两个高高速串行行口。串串行口最最快可按按1/44机器周周期（CCLKOOUT11）操作作。一个个是同步步全双工工串行口口，发送送和接收收都有缓缓冲，分分别由可可屏蔽外外部中断断信号控控制，数数据可按按照8或16位方方式传输输；另一一个串行行口为全全双工串串口，可可设置为为同步方方

41、式，也也可设置置为时分分多址（TTDM）方式，TDM串行口一般用于多处理机系统。9166位硬件件定时器器16位硬硬件定时时器可由由软件进进行控制制，通过过设置相相应的状状态位，定定时器可可工作在在停止、重重启动、复复位或不不工作等等状态。10用用户可屏屏蔽中断断TMS3320CC50有有4个外外部中断断线。片片内的中中断锁存存电路可可实现异异步中断断操作。此此外，还还有5个内部部中断：1个定定时器中中断和44个串行行口中断断。11JJTAGG扫描逻逻辑JTAGG扫描逻逻辑电路路用于仿仿真和测测试，采采用JTTAG可可实现在在线仿真真。2.3.3.22 TMMS3220C550的结结构TMS33

42、20CC50采采用了与与TMSS3200C255类似的的哈佛型型总线结结构，通通过两个个独立的的数据总总线和程程序总线线，最大大限度地地提高运运算速度度。指令令支持在在两个存存储区之之间的数数据传输输。TMS3320CC50使使用322位的ALLU和累累加器以以实现22的补码码运算。ALU是一个通用的算术单元，它所使用的运算数据（16位）来自数据RAM或来自立即数指令，也可以是乘积寄存器中32位的乘积结果。除此之外，ALU还可以执行位操作。累加器保存ALU的输出，也为ALU提供下一个输入。字长为32位的累加器分为高字节和低字节。指令提供对低字节和高字节的单独存储。32位的累加器缓冲器用于临时快

43、速地存储累加器的内容。除了ALLU之外外，并行行逻辑单单元（PPLU）可以在不影响累加器内容的情况下对数据进行逻辑操作。PLU提供了高速控制器需要的位处理能力，并简化了控制和状态寄存器需要的置位、清零和测试操作。乘法器以以单指令令周期完完成16616位的的乘法，结结果为332位。乘乘法器由由三部分分组成，分分别是乘乘法器阵阵列、PPREGG（乘积积寄存器器）、TREEG0（临时寄存器）。16位的TREG0存储乘数，PREG保存32位的乘积结果。乘法器中的数值来自数据存储器，当使用MAC/MACD/MADS/MADD指令时来自程序存储器，或者来自乘立即数指令（MPY #）。片内快速乘法器对执行诸

44、如卷积、相关和滤波等基本的DSP操作十分有效。TMS3320CC50的的定标移移位器有有一个116位的的输入来来自数据据总线，32位的输出连接到ALU。定标移位器依照指令的编程使输入数据产生0到16位的左移。移位量取决于指令或移位计数寄存器（TREG1）中的定义值。输出的最低有效位（LSB）补零，最高有效位补0或符号扩展（取决于状态寄存器ST1的符号扩展模式位SXM）。附加的移位能力使处理器能执行数值定标、二进制位提取、符号扩展运算和溢出防止等功能。8级硬件件堆栈用用于在中中断及子子程序调调用时保保存程序序计数器器的内容容。中断断发生时时，重要要寄存器器（ACCC、ACCCB、ARCCR、IN

45、DDX、PMSST、PREEG、ST00、ST11和TREEG）压压入堆栈栈，中断断返回时时弹出，实实现了无无开销的的中断文文本切换换。2.3.4 TMSS3200C2XXXTMS3320CC2XXX是继TMMS3220C22X和TMSS3200C5XX之后出出现的一一种低价价格、高高性能定定点DSSP芯片片，主要要包括TTMS3320CC20XX、TMMS3220C224X两两个子系系列。TTMS3320CC2XXX系列DSSP芯片片具有如如下特点点：(1) 处理能能力强。指指令周期期最短为为25nns，运运算能力力达400MIPPS；(2) 片内具具有较大大的闪烁烁存储器器。TMMS322

46、0C22XX是是最早使使用闪烁烁存储器器的DSSP芯片片。闪烁烁存储器器具有比比ROMM灵活、比比RAMM便宜的的特点。TMS320F206和TMS320F207片内具有32K字的闪烁存储器和4.5K字的RAM。利用闪烁存储器存储程序，不仅降低了成本，减小了体积，同时系统升级也比较方便；(3) 功耗低低。TMMS3220C22XX系系列DSSP芯片片在5VV工作时时每个MMIPSS消耗1.9mAA，在3.3V工工作时每每个MIIPS消消耗1.1mAA。使用用DSPP核的省省电模式式可进一一步降低低功耗；(4) 资源配配置灵活活。现有有10多多种具有有不同资资源配置置的芯片片。表22.3是是TM

47、SS3200C2XXX系列列DSPP芯片比比较表。此外，TTMS3320CC24XX系列芯芯片为数数字控制制系统的的应用做做了优化化设计。表2.33 TTMS3320CC2XXX系列芯芯片的资资源配置置TMS3320C2XXX指令周期期（ns）片内ROOM（字）片内RAAM（字）片内FLLM（字）同步串行口异步串行口C203325/335/55054411C204425/335/5504K54411C205525/335/5504.5KK11F206625/335/5504.5KK32K11F207725/335/5504.5KK32K21C209935/5504K4.5KKC24005016K54