03DSP技术第三讲.ppt

《03DSP技术第三讲.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《03DSP技术第三讲.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三讲第三讲 C5402的中央处理器的中央处理器一、一、C54x的算术逻辑单元（的算术逻辑单元（ALU）：）：二、桶形移位器二、桶形移位器三、乘法器三、乘法器/加法器单元加法器单元四、比较，选择和存储单元（四、比较，选择和存储单元（CSSU）五、指数编码器五、指数编码器六、六、CPU状态和控制寄存器状态和控制寄存器9697时钟时钟16.68.69.125.1424.33.56.75.112.1303.14.34.40.50.57.70.76.93.106.111.128电源电源地线地线24202122252330282629613219外部数据选通信号外部程序存储器片选信号外部数据存储器片选信

2、号I/O设备选择信号I/O设备选通信号读写控制信号请求控制存储器接口信号响应控制存储器请求信号微状态完成信号中断请求信号中断响应信号DSP工作方式选择信号数据准备好信号控控制制引引脚脚2731通用I/O输出通用I/O输入通用通用I/O端口引脚端口引脚43BFSR045BDR041BCLKX053BFSX059BDX0同步接收信号串行数据接收输入同步时钟信号同步发射信号串行数据发射输出串串口口044BFSR147BDR142BCLKX154BFSX160BDX1同步接收信号串行数据接收输入同步时钟信号同步发射信号串行数据发射输出串串口口1171331HBIL39.46HCNL0HCNL1121.

3、1295155HRDY18输入使能（片选）地址选通信号字节识别信号主机控制信号数据选通信号HPI申请中断信号HPI数据准备完毕信号主机向HPI读写信号HPI通通信信端端口口引引脚脚636467外部中断引脚外部中断引脚D0D599104113119D6D12D13D15121123数据引脚数据引脚A0A3131134136141A4A9A105711A11A15A16105107109A17A19地址引脚地址引脚系统控制系统控制程序地址控制程序地址控制数据地址控制数据地址控制程序程序/数据数据存储器存储器串行口串行口并行口并行口定时器定时器/计数器计数器中断中断乘法器乘法器加法器加法器算术逻算术

4、逻辑运算辑运算 桶形桶形 移位器移位器比较器比较器CPUPABPBCBCABDBDABEBEAB特殊功能特殊功能寄存器寄存器控制界面控制界面存储存储控制控制界面界面外设外设控制控制界面界面一、一、C54x的算术逻辑单元（的算术逻辑单元（ALU）：）：1。C5402使用使用40-bit的算术逻辑单元（的算术逻辑单元（ALU）和两个和两个40-bit的的累加器（累加器（ACCA和和ACCB）来完成二进制补码的算术运算。来完成二进制补码的算术运算。同时同时ALU也能完成布尔运算。也能完成布尔运算。ALU可使用以下输入：可使用以下输入：2。加到。加到ALU的的X输入数据为以下二者之一：输入数据为以下二

5、者之一：移位寄存器的输出（移位寄存器的输出（32位或位或16位数据存储器操作数及累加位数据存储器操作数及累加器中的数值，经移位寄存器移位后的输出）器中的数值，经移位寄存器移位后的输出）(40dit)；来自数据存储器来自数据存储器DB的数据存储器操作数的数据存储器操作数(16dit)。3。加到。加到ALU的的Y输入数据为以下二者之一：输入数据为以下二者之一：来自来自暂存器暂存器T中的数据中的数据(16bit);来自数据存储器来自数据存储器CB的数据存储器操作数（的数据存储器操作数（16bit)。来自累加器来自累加器A的数据（的数据（40bit）；）；来自累加器来自累加器B的数据（的数据（40bi

6、t）4。ALU的输出为为的输出为为40位，送往累加器位，送往累加器A或或B。ALU框图：框图：SXM=1 符号位扩展SXM=0 高位添0OVM=1 溢出为正负最大OVM=0 不作处理C16=1 同时作两个16位加C16=0 一个32位（双精度）加C 进位位OVA/OVB：A、B溢出标志，溢出时置1TC：逻辑运算的测试/控制标志位，反映测试、比较结果ZA/ZB 结果为0标志AGAHAL累加器累加器A的结构：的结构：39323116150保护位保护位高高16位位低低16位位累加器累加器B的结构：的结构：BGBHBL39323116150保护位保护位高高16位位低低16位位1。保护位主要用于计算时的

7、数据位余量，防止迭代运算的溢出。保护位主要用于计算时的数据位余量，防止迭代运算的溢出。2。累加器可配置成乘法器、加法器或目的寄存器。累加器可配置成乘法器、加法器或目的寄存器。3。A、B累加器的区别在于，累加器的区别在于，A的高的高16位可以作为乘法器的输入。位可以作为乘法器的输入。累加器：累加器：累加器累加器ACCA和和ACCB存放从存放从ALU或乘法器或乘法器/加法器单元输出加法器单元输出的数据，累加器也能输出到的数据，累加器也能输出到ALU或乘法器或乘法器/加法器中。加法器中。二、桶形移位器二、桶形移位器（二）作用：为输入的数定标（二）作用：为输入的数定标1。在。在ALU运算前，对来自数据

8、存储器的操作数或者累加器的运算前，对来自数据存储器的操作数或者累加器的值进行定标；值进行定标；2。对累加器的值勤进行算术或逻辑移位；。对累加器的值勤进行算术或逻辑移位；3。对累加器归一化；。对累加器归一化；4。对累加器的值存储到数据存储器之前进行定标。对累加器的值存储到数据存储器之前进行定标。（一）桶形移位器的输入为以下四者之一：（一）桶形移位器的输入为以下四者之一：1。DB，取得，取得16位输入数据；位输入数据；2。DB和和CB，取得，取得32位输入数据；位输入数据；3。累加器。累加器A，取得，取得40位输入数据；位输入数据；4。累加器。累加器B，取得，取得40位输入数据；位输入数据；最高有

9、效字/最低有效字写选择（三）桶形移位器的移位控制：（三）桶形移位器的移位控制：1。SXM=1时，进行符号扩展，（时，进行符号扩展，（LDS、ADDS、SUBS除外，除外，因当成无符号因当成无符号 数）；数）；2。移位的位数（。移位的位数（2r的补码）由以下三者之一确定：的补码）由以下三者之一确定：1。暂存器。暂存器T中的最低中的最低6位数值（移位位数为位数值（移位位数为-1631位）；位）；2。状态寄存器。状态寄存器ST1中的累加器移位方式（中的累加器移位方式（ASM）位（共）位（共5 位，移位位数为位，移位位数为-1615位）；位）；3。一个立即数（。一个立即数（-1615)位位（四）桶形移

10、位器的输出（四）桶形移位器的输出：1。经移位后的。经移位后的40位数值送到位数值送到ALU的的X输入端；输入端；2。由比较、选择、存储单元的结果控制从移位的数值中选择最。由比较、选择、存储单元的结果控制从移位的数值中选择最高有效字或最低有效字（高有效字或最低有效字（16位）经位）经EB总线写到数据存储器中。总线写到数据存储器中。三、乘法器三、乘法器/加法器单元加法器单元（一）、乘法器的两个输入端：（一）、乘法器的两个输入端：XM输入端为以下三者之一：输入端为以下三者之一：1。暂存器。暂存器T的数值（的数值（16位）；位）；2。数据存储器。数据存储器DB的值（的值（16位）；位）；3。累加器。累

11、加器A的（的（3216位）共（位）共（17位）。位）。YM输入端为以下四者之一：输入端为以下四者之一：1。数据存储器。数据存储器DB的值（的值（16位）；位）；2。数据存储器。数据存储器CB的值（的值（16位）；位）；3。程序存储器。程序存储器PB的值（的值（16位）；位）；4。累加器。累加器A的（的（3216位）共（位）共（17位）位）（二）、乘法器的乘法运算（二）、乘法器的乘法运算：都是：都是17位位x17位位1。无符号数乘法（每个。无符号数乘法（每个16位无符号数前加一个位无符号数前加一个0）；）；2。有符号数乘法（每个。有符号数乘法（每个16位操作数按符号位扩展成位操作数按符号位扩展成

12、17位有位有符号数）；符号数）；3。无符号数跟有符号数相乘（无符号的。无符号数跟有符号数相乘（无符号的16位数前加一个位数前加一个0,另一另一16位操作数按符号位扩展到位操作数按符号位扩展到17位有符号数）。位有符号数）。4。来自累加。来自累加A的不需扩展；的不需扩展；（三）、乘积结果的处理：（三）、乘积结果的处理：1。若乘法器工作在小数相乘方式（。若乘法器工作在小数相乘方式（ST1中的中的FRCT位位=1)时，时，乘法结果左移一位，以消去多余的符号位；乘法结果左移一位，以消去多余的符号位；2。若只做乘法则在加法器中加。若只做乘法则在加法器中加0,并从加法器输出。并从加法器输出。（四）、加法器

13、输出结果的处理：（四）、加法器输出结果的处理：1。由零检测器检测结果是否为。由零检测器检测结果是否为0，并对，并对ZA/ZB进行置位；进行置位；2。由舍入器结结果进行舍入或截尾处理；。由舍入器结结果进行舍入或截尾处理；3。由饱和逻辑电路进行饱和处理：。由饱和逻辑电路进行饱和处理：OVM决定是否处理，决定是否处理，OVA/OVB为溢出标志。为溢出标志。四、比较，选择和存储单元（四、比较，选择和存储单元（CSSU）（一）、作用：（一）、作用：Viterbi型蝶形运算型蝶形运算1。将累加器。将累加器A或或B中的高中的高16位跟其自身的低位跟其自身的低16位进行比较，位进行比较，2。将较大的字存储在数

14、据存储器中；。将较大的字存储在数据存储器中；3。将比较的结果（高字大于低字为。将比较的结果（高字大于低字为0，否则为，否则为1）存到）存到ST0的的测试测试/控制标志位（控制标志位（TC）中；）中；4。根据比较结果对状态转移寄存器（。根据比较结果对状态转移寄存器（TRN）进行左移移位，）进行左移移位，结果为结果为0时时TRN左移左移1位右边补位右边补0，结果为，结果为1时左移时左移1位右边补位右边补1。五、指数编码器五、指数编码器指数编码器用于支持单周期指令指数编码器用于支持单周期指令EXP的专用硬件。在的专用硬件。在EXP指令中，累加器指令中，累加器中的指数值能以二进制补码的形式存中的指数值

15、能以二进制补码的形式存储在储在T寄存器中，范围为寄存器中，范围为bit-8至至31。指。指数值定义为前面的冗余位数减数值定义为前面的冗余位数减8的差值，的差值，即累加器中为消除非有效符号位所需即累加器中为消除非有效符号位所需移动的位数。当累加器中的值超过了移动的位数。当累加器中的值超过了32bits，该操作将产生负值。该操作将产生负值。六、六、CPU状态和控制寄存器状态和控制寄存器1。处理器工作方式状态寄存器。处理器工作方式状态寄存器PMST：（1DH）主要设定并控制处理器的工作方式和反映处理器主要设定并控制处理器的工作方式和反映处理器 的工作状态的工作状态2。状态寄存器。状态寄存器ST0：（

16、：（06H）主要反映寻址要求和计算的中间运行状态。主要反映寻址要求和计算的中间运行状态。3。状态寄存器。状态寄存器ST1：（：（07H）反映寻址要求、计算的初始状态设置、反映寻址要求、计算的初始状态设置、I/O及中断控制。及中断控制。（一）（一）CPU的三个状态控制器：的三个状态控制器：（二）特殊功能寄存器：存储器映象（二）特殊功能寄存器：存储器映象CPU寄存器（寄存器（MMRegs）地址(Hex)寄存器符号寄存器名称地址(Hex)寄存器符号寄存器名称0IMR中断屏蔽寄存器11AR1辅助寄存器11IFR中断标志寄存器12AR2辅助寄存器225保留（用于测试）13AR3辅助寄存器36ST0状态寄

17、存器014AR4辅助寄存器47ST1状态寄存器115AR5辅助寄存器58AL累加器A(150bit)16AR6辅助寄存器69AH累加器A(3116bit)17AR7辅助寄存器7AAG累加器A(3932bit)18SP堆栈指针BBL累加器B(150bit)19BK循环缓冲区长度寄存器CBH累加器B(3116bit)1ABRC块重复寄存器DBG累加器B(3932bit)1BRSA块重复起始地址寄存器ET暂存寄存器1CREA块重复结束地址寄存器FTRN状态转移寄存器1DPMST处理器工作方式控制寄存器10AR0辅助寄存器01EXPC程序计数扩展寄存器1F保留IPTRMP/MCOVLYAVISDROM

18、CLKOOFSMULSST0123456157（三）处理器工作方式状态寄存器（三）处理器工作方式状态寄存器PMST：IPTR(Interrupt Vector Pointer)：中断向量指针。：中断向量指针。IPTR的的9位位字段（字段（157）指示中断向量驻留的）指示中断向量驻留的128字程序存储器的位置，字程序存储器的位置，自举加载时，可将中断向量重新映射到自举加载时，可将中断向量重新映射到RAM，复位时，这，复位时，这9位位全都有置全都有置1,复位向量总是驻留在程序空间的地址复位向量总是驻留在程序空间的地址FF80H。RESET复位指令不影响这个字段。复位指令不影响这个字段。MP/MC（

19、Micro Process/Micro Computer)：微处理器或微计：微处理器或微计算机工作方式选择。算机工作方式选择。MP/MC=0 允许使能并寻址片内允许使能并寻址片内ROM；MP/MC=1 不能利用片内不能利用片内ROM。复位，时采样复位，时采样MP/MC引脚上的逻辑电平，并将引脚上的逻辑电平，并将MP/MC位置成此位置成此值。直到下一次复位，不再对值。直到下一次复位，不再对MP/MC引脚采样，引脚采样，RESET指令不指令不影响此值，也可用软件办法对影响此值，也可用软件办法对MP/MC置位或复位。置位或复位。OVLY(Overlay)：RAM重复占位标志。控制片内双寻址数据重复占

20、位标志。控制片内双寻址数据RAM映射到程序空间。映射到程序空间。OVLY=0 只能在数据空间而不能在程序空间寻址片内只能在数据空间而不能在程序空间寻址片内RAM；OVLY=1 片内片内RAM可以映射到程序空间和数据空间，但数据页可以映射到程序空间和数据空间，但数据页0（00h0Fh)不能映射到程序空间。不能映射到程序空间。AVIS(Address Visibility)：地址可见控制位。允许：地址可见控制位。允许/禁止在地禁止在地址引脚上看到内部程序空间的地址线。址引脚上看到内部程序空间的地址线。AVIS=0 外部地址线不能随内部程序地址一起变化。控制线和外部地址线不能随内部程序地址一起变化。

21、控制线和数据线不受影响，地址总线受总线上的最后一个地址驱动。数据线不受影响，地址总线受总线上的最后一个地址驱动。AVIS=1 让内部程序空间地址出现在让内部程序空间地址出现在C54的地址引脚上，从而可的地址引脚上，从而可以跟踪内部程序地址，而且，当中断向量驻留在片内存储器时，以跟踪内部程序地址，而且，当中断向量驻留在片内存储器时，可以连同可以连同IACK一起对中断向量译码。一起对中断向量译码。DROM(Data ROM)：数据：数据ROM位。控制片内位。控制片内ROM映射到数映射到数据存储空间。据存储空间。DROM=0 片内片内ROM不能映射到数据空间。不能映射到数据空间。DROM=1 片内片

22、内ROM的一部分映射到数据空间。的一部分映射到数据空间。CLKOFF(Clock Off)：时针输出并断位。：时针输出并断位。CLKOFF=0 C54的的CLKOUT引脚有时钟输出。引脚有时钟输出。CLKOFF=1 C54的的CLKOUT引脚输出被禁止，保持为引脚输出被禁止，保持为 高电平。高电平。SMUL(Saturation on Multiplication)：乘法饱和方式位，：乘法饱和方式位，C5402无此功能。无此功能。SST(Saturation on Store)：存储饱和位，：存储饱和位，C5402无此功能。无此功能。（四）状态寄存器（四）状态寄存器ST0：主要反映寻址要求和计

23、算的中间运行状态。主要反映寻址要求和计算的中间运行状态。ARPTCCOVAOVBDP1513121110980ARP(Assistant Register Pointer)：辅助寄存器指针。由：辅助寄存器指针。由3位字段指定在间接寻址单操作数时所用的辅助寄存器号。位字段指定在间接寻址单操作数时所用的辅助寄存器号。当当DSP处在标准方式时（处在标准方式时（CMPT=0），），ARP必置成必置成0.TC（Test Control Signal)：测试：测试/控制标志位。保存控制标志位。保存ALU测试位操作结果，可由测试位操作结果，可由TC的状态（的状态（1或或0)决定条件分支转决定条件分支转移指令

24、、子程序调用以及返回指令是否执行。移指令、子程序调用以及返回指令是否执行。C(Carry)：进位标志。加法进位时置：进位标志。加法进位时置1,减法借位时清减法借位时清0，当加法无进位或减法无借位的情况下，完成一次加法此标当加法无进位或减法无借位的情况下，完成一次加法此标志位清志位清0，完成一次法此标志位置，完成一次法此标志位置1,带带16位移位操作的加位移位操作的加法只能对它置法只能对它置1，而减法只能对它清，而减法只能对它清0,此时加减操作规程不此时加减操作规程不影响进位标志。影响进位标志。OVA(Overflow of A)：累加器：累加器A的溢出标志位。当的溢出标志位。当ALU运算果运算

25、果送入累加器送入累加器A且溢出时，且溢出时，OVA置置1。运算时一旦发生溢出，。运算时一旦发生溢出，OVA将一直保持置位状态，直到硬件复位或软件复位后方可解除此将一直保持置位状态，直到硬件复位或软件复位后方可解除此状态。状态。OVB(Overflow of B)：累加器：累加器B的溢出标志位。功能同的溢出标志位。功能同OVA。DP(Data Memory Page Pointer)：数据存储器页指针。：数据存储器页指针。DP的的9位数作为高位跟指令中的低位数作为高位跟指令中的低7位结合，形成位结合，形成16位直接寻址方式位直接寻址方式下的数据存储器地址。这种寻址方式要求下的数据存储器地址。这种

26、寻址方式要求ST1中的编译方式位中的编译方式位CPL=0，DP字段可用字段可用LD指令加载一个短立即数或从数据存储指令加载一个短立即数或从数据存储器加载。器加载。（五）状态寄存器（五）状态寄存器ST1：反映寻址要求、计算的初始状态设置、反映寻址要求、计算的初始状态设置、I/O及中断控制。及中断控制。BRAFCPLXFHMINTM0OVMSXMC16FRCTCMPTASM1514131211109876540BRAF(Block Repeat Action Flag)：块重复操作标志。指示当前是否在执行块重复操作，BRAF=0 表示当前不在进行块重复操作，当块重复计数器（BRC）减到低于0时，B

27、RAF被子清0。BRAF=1 表示当前正在进行块重复操作，当执行RPTB指令时，BRAF被自动置1。CPL(Compiler mode)：直接寻址编辑方式标志位，指示直接寻址采用何种指针。CPL=0 选用数据页指针（DP）的直接寻址方式，CPL=1选用堆栈指针（SP）的直接寻址方式。XF(External Flag)：XF引脚状态控制位，表示外部标志（XF）引脚步的状态。XF引脚步是一个通用输出引脚，用RSBX或SSBX指令可对纟XF位复位或置位。HM(Hold Mode)：介质方式位，当CPU响应HOLD信号时，HM指法示CPU是否继续执行内部操作。HM=0 CPU从内部程序存储器取指令，继

28、续执行内部操作规程，而将外部接口置成高阻状态。HM=1 CPU暂停内部操作。INTM(Interrupt Mode)：中断方式位，从整体上屏蔽或开放中断。INTM=0 开放所有可屏蔽中断，INTM=1 关闭所有可屏蔽中断。用RSBX和SSBX可对INTM位清0或置1；当处长位或执行可屏蔽中断时INTM置1；当执行一条RETE或RETF指令时INTM清0；INTM位不能用存储器写操作规程来设置，INTM不影响不可屏蔽中断（RS和NMI）。OVM(Overflow Mode)：溢出方式控制位，确定发生溢出时以什么样的数加载：溢出方式控制位，确定发生溢出时以什么样的数加载目的累加器。目的累加器。OV

29、M=0 ALU或乘法器后面的加法器中的溢出结果值象正常情况一样加到目的累或乘法器后面的加法器中的溢出结果值象正常情况一样加到目的累加器，加器，OVM=1 发和不准发和不准 出时，目的累加器正的最大（出时，目的累加器正的最大（00 7FFFFFFFh)或负的最大或负的最大(FF 80000000h)。OVM位可分别由位可分别由RSBX和和SSBX指令复位和置位。指令复位和置位。SXM(Sign-Extension Mode)；符号位扩展；符号位扩展 方式控制位，确定符号位是否扩展。方式控制位，确定符号位是否扩展。SXM=0 禁止符号位扩展，禁止符号位扩展，SVM=1 数据进入数据进入ALU这前进

30、行符号位扩展。这前进行符号位扩展。SXM不影响某些指令的执行：不影响某些指令的执行：ADDS、LDU和和SUBS指令不管指令不管SXM值，都禁止符值，都禁止符号位扩展。号位扩展。SXM可由可由RSBX和和SSBX指令进行复位或置位。指令进行复位或置位。C16(Double-precision Arithmatic Mode)：双：双16位位/双精度算术运算方式位，双精度算术运算方式位，决定决定ALU的算术运算方式。的算术运算方式。C16=0 ALU工作在双精度算术运算方式工作在双精度算术运算方式。C16=1 ALU工作在双工作在双16位算术运算方式位算术运算方式FRCT(Fraction Mo

31、de)：小数方式控制位，此位为：小数方式控制位，此位为1乘法器输出乘法器输出 左移左移1 位消支多余的符号位。位消支多余的符号位。CMPT(Compatibility Mode)：间接寻址辅助寄存器修正方式控制位，：间接寻址辅助寄存器修正方式控制位，决定决定ARP是否可修正。是否可修正。CMPT=0 在间接寻址单个数据存储器操作规程时，不能修正在间接寻址单个数据存储器操作规程时，不能修正ARP。当。当DSP工作在这种方式时，工作在这种方式时，ARP必须置必须置0。CMPT=1在间接寻址单个数据存储器操作规程时，可修正在间接寻址单个数据存储器操作规程时，可修正ARP。当指令。当指令正在选择辅助寄

32、存器正在选择辅助寄存器0(AR0)时除外。时除外。ASM(Accumulator Shift Mode)：累加器移位方式控制位，规定一个从：累加器移位方式控制位，规定一个从-16到到15的移位值的移位值(2的补码的补码)。可从数据存储器或。可从数据存储器或LD指令（短立即数）对指令（短立即数）对ASM加载。加载。（六）特殊功能寄存器：存储器映象外围电路寄存器（六）特殊功能寄存器：存储器映象外围电路寄存器地址(Hex)寄存器符号寄存器名称地址(Hex)寄存器符号寄存器名称20BDRR0缓冲串口数据接收寄存器30DRR1串口数据接收寄存器21BDRX0缓冲串口数据发送寄存器31DXR1串口数据发送寄存器22BSPC0缓冲串控制寄存器32SPC1串口控制寄存器23BSPCE0缓冲串口控制扩展寄存器3337保留24TIM定时设定寄存器38AXR0ABU发送地址寄存器25PRD定时周期寄存器39BKX0ABU发送缓冲范围寄存器26TCR定时控制寄存器3AARR0ABU接收地址寄存器27保留3BBKR0ABU接收缓冲范围寄存器28SWWSR软件等待状态寄存器3C57保留29BSCR多路开关控制寄存器58CLKMD时钟模式寄存器2A2F保留595F保留