汇编语言程序设计DSP技术与应用实例第3版.ppt

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1、第第6章章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计6.1程序的控制与转移TMS320C54x具有丰富的程序控制与转移指令，利用这些指令可以执行分支转移、循环控制及子程序操作。基本的程序控制指令如表6-1所示。表6-1基本的程序控制指令 分支分支转转移指令移指令 执执行周期行周期子程序子程序调调用指令用指令 执执行周期行周期子程序返回指令子程序返回指令 执执行周期行周期B next 4BACC src 6BC next,cond 5/3CALL sub 4CALA src 6CC sub,cond 5/3RET 5RC cond 5/31条件算符条件分支转移指令或条件调用、条件返回指令都用条件来限制分

2、支的转移、调用和返回操作。条件算符分成两组，每组组内还有分类。第1组：EQNEQLEQGEQLTGTOVNOV第2组：TCNTCCNCBIONBIO选用条件算符时应当注意以下3点:第1组：组内两类条件可以进行与/或运算，但不能在组内同一类中选择两个条件算符与/或。当选择两个条件时，累加器必须是同一个。例如，可以同时选择AGT和AOV，但不能同时选择AGT和BOV。第2组：可从组内3类算符中各选一个条件算符与/或，但不能在组内同一类中选两个条件算符与/或。例如，可以同时测试TC、C和BIO，但不能同时测试NTC和TC。组与组之间的条件只能进行或运算。2循环操作BANZ在程序设计时，经常需要重复执

3、行某段程序，利用BANZ（当辅助寄存器不为0时转移）指令执行循环计数和操作是十分方便的。SUM:STM#x,AR3 STM#4,AR2loop:ADD *AR3+,A ;程序存储器 BANZ loop,*AR2-STL A,y3比较操作CMPR编程时，经常需要数据与数据进行比较，这时利用比较指令CMPR是很合适的。CMPR指令测试所规定的AR寄存器（AR1AR7）与AR0的比较结果。如果所给定的测试条件成立，则TC位置1，然后，条件分支转移指令就可根据TC位的状态进行分支转移了。注意，所有比较的数据都是无符号操作数。STM#5,AR1STM#10,AR0loop:.*AR1+.CMPRLT,A

4、R1BCloop,TC6.2堆栈的使用方法TMS320C54x提供一个用16位堆栈指针（SP）寻址的软件堆栈。当向堆栈中压入数据时，堆栈从高地址向低地址增长。堆栈指针是减在前、加在后，即先SP1再压入数据，先弹出数据后SP+1。如果程序中要用到堆栈，则必须先进行设置，方法如下：size.set100stack.usectSTK，sizeSTM#stack+size，SP上述语句在数据RAM空间开辟一个堆栈区。前两句在数据RAM中自定义一个名为STK的保留空间，共100个单元。第3句将这个保留空间的高地址（#stack+size）赋给SP，作为栈底，参见图6-1。至于自定义未初始化段STK究竟定

5、位在数据RAM中的什么位置，应当在链接器命令文件中规定。数据存储器0STK堆栈的设置sizeset100stackusectSTK，sizeSTM#stack+size，SP堆栈的用法压入操作：SP先减1后，再将数据压入堆栈中弹出操作：数据弹出后，再将SP加1stack可用栈区SP最后用的单元已用栈区65535图6-1堆栈设置堆栈之后，就可以使用堆栈了，例如：CALLpmad；(SP)-1SP，(PC)+2TOS；pmadPCRET；(TOS)PC，(SP)+lSP堆栈区应开辟多大？这需要按照以下步骤来确定:先开辟一个大堆栈区，且用已知数填充。运行程序，执行所有的操作。暂停，检查堆栈中的数值如

6、下图。用过的堆栈区才是实际需要的堆栈空间。1.加减法【例6-4】计算z=x+yw。SUMB:LD x,AADD y,ASUB w,ASTL A,zRET.end计算结果：数据寄存器地址存储内容十进制数x0060H000AH10y0061H001AH26w0062H0017H23z0063H000DH136.3加减法运算和乘法运算2.乘法【例6-5】计算y=mx+b。SU:LD m,TMPY x,AADD b,ASTL A,yRET.end计算结果：数据寄存器地址存储内容十进制数m0060H0003H3x0061H000FH15b0062H0014H20y0063H0041H656.4重复操作1

7、重复执行单条指令 重复指令RPT或RPTZ允许重复执行紧随其后的那一条指令。如果要重复执行n次，则重复指令中应规定计数值为n1。由于重复的指令只需要取指一次，与利用BANZ指令进行循环相比，效率要高得多。【例6-9】对数组x50,0,0,0,0进行初始化。.bss x,5或者STM#x,AR1LD#0H,ARPT#4STL A,*AR1+或者.bss x,5STM#x,AR1RPTZ#4STL A,*AR1+2块程序重复操作 块程序重复操作RPTB将重复操作的范围扩大到任意长度的循环回路。由于块程序重复指令RPTB的操作数是循环回路的结束地址，而且，其下条指令就是重复操作的内容，因此必须先用S

8、TM指令将所规定的迭代次数加载到块重复计数器（BRC）中。RPTB指令的特点是：对任意长度的程序段的循环开销为0，其本身是一条2字4周期指令；循环开始地址（RSA）是RPTB指令的下一行，结束地址（REA）由RPTB指令的操作数规定。【例6-10】对数组x5中的每个元素加1。.bss x,5start:LD#1,16,B STM#4,BRC STM#x,AR4 RPTB next-1 ADD *AR4,16,B,A STH A,*AR4+next:LD#0,B3循环的嵌套2nd:1st:STM#L1,AR7;2T外部STM#M1,BRC;2TRPTB2nd1;4T中间中间RPT#N1;1T内部

9、中间中间外部外部BANZ1st,*AR7;4T312 执行RPT指令时要用到RPTC寄存器（重复计数器），执行RPTB指令时要用到BRC、RSA和RSE寄存器。由于两者用了不同的寄存器，因此RPT指令可以嵌套在RPTB指令中，实现循环的嵌套。当然，只要保存好有关的寄存器，RPTB指令也可以嵌套在另一条RPTB指令中，但效率并不高。下图是一个三重循环嵌套结构，内层、中层和外层三重循环分别采用RPT、RPTB和BANZ指令，重复执行N、M和L次。6.5数据块传送这些指令的特点如下：（1）传送速度比加载和存储指令的速度要快；（2）传送数据不需要通过累加；（3）可以寻址程序存储器；（4）与RPT指令相

10、结合，可以实现数据块传送。数据存数据存储储器器数据存数据存储储器器#W/C数据存数据存储储器器MMR#W/CMVDKSmem,dmadMVKDdmad,SmemMVDDXmem,Ymem2/22/21/1MVDMdmad,MMRMVMDMMR,dmadMVMMmmr,mmr2/22/21/1程序存程序存储储器器数据存数据存储储器器#W/C程序存程序存储储器（器（AccAcc）数据存数据存储储器器#W/CMVPDPmad,SmemMVDPSmem,Pmad2/32/4READASmemWRITASmem1/51/51程序存储器数据存储器【例6-11】初始化数组x5=1,2,3,4,5。.titl

11、e zh9.asm .mmregsSTACK.usect STACK,10H .bss x,5 .datatable:.word 1,2,3,4,5 .def start .textstart:STM#x,AR1 RPT#4 MVPD table,*AR1+end:B end .end2数据存储器数据存储器【例6-12】编写一段程序，将数据存储器中数组x20中的数据复制到数组y20中。.title zh10.asm .mmregsSTACK.usect STACK,30H .bss x,20 .bss y,20 .datatable:.word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,

12、12,13,14,15,16,17,18,19,20 .def start .textstart:STM#x,AR1 RPT#19 MVPD table,*AR1+；从程序存储器传送到数据存储器中 STM#x,AR2 STM#y,AR3 RPT#19 MVDD *AR2+,*AR3+；从数据存储器传送到数据存储器中end:B end .end20个数据从0060H0073H传送到0074H0087H，结果如图所示：6.6双操作数乘法TMS320C54x片内的多总线结构，允许在一个机器周期内通过两条16位数据总线（C总线和D总线）寻址两个数据和系数，如图6-6所示。数据存储器乘法器/加法器累加器

13、A累加器BC总线D总线图6-6 双操作数乘法如果求y=mx+b，则单操作数和双操作数实现方法比较如表6-4所示：表表6-4 单单/双操作数编程比较双操作数编程比较用双操作数指令编程的特点为：（1）用间接寻址方式获得操作数，且辅助寄存器只能用AR2AR5；（2）占用的程序空间小；（3）运行的速度快。单单操作数方法操作数方法双操作数方法双操作数方法LD m，TMPY x，AADD b，ASTL A，yMPY *AR2，*AR3，AADD b，ASTL A，y双操作数MAC型的指令有4种，如表6-5所示：表表6-5 MAC型双操作数指令型双操作数指令对于Xmem和Ymem，只能用以下辅助寄存器及寻址

14、方式：辅助寄存器AR2 寻址方式*ARn AR3 *ARn+AR4 *ARn AR5 *ARn+0%指指 令令功功 能能MPY Xmem,Ymem,dstMAC Xmem,Ymem,src,dstMAS Xmem,Ymem,src,dstMACP Smem,Pmad,src,dstdst=Xmem*Ymemdst=src+Xmem*Ymemdst=src-Xmem*Ymemdst=src+Smem*Pmad6.7长字运算和并行运算1长字指令DLD Lmem，dst ;dst=LmemDST src，Lmem ;Lmem=srcDADD Lmem，src，dst ;dst=src+LmemDSU

15、B Lmem，src，dst ;dst=src-LmemDRSUB Lmem，src，dst ;dst=Lmem-src（1）偶地址排列法（2）奇地址排列法数据存储器偶地址：xhi奇地址：xlo程序存储器偶地址：1234奇地址：5678.long 1 2 3 4 5 6 7 8 h 变量名称字长页邻接偶地址排列法.bss xhi,2,1,1图6-8 奇偶地址排列规定【例6-15】计算Z32=X32+Y32。标准运算 .title zh16.asm .mmregsSTACK.usect STACK,10H .bss xhi,1 .bss xlo,1 .bss yhi,1 .bss ylo,1 .

16、bss zhi,1 .bss zlo,1 .def start .datatable:.word 1678H,2345H .word 1020H,0D34AH .text start:STM#0,SWWSR STM#STACK+10H,SP STM#xhi,AR1 RPT#3 MVPDtable,*AR1+LD xhi,16,A ADDS xlo,A ADD yhi,16,A ADDS ylo,A STH A,zhi STL A,zloend:B end .end(6个字，6个T)长字运算.title zh17.asm .mmregsSTACK.usect STACK,10H .bss xhi

17、,2,1,1 .bss yhi,2,1,1 .bss zhi,2,1,1 .def start .datatable:.long 16782345H,1020D34AH .text start:STM#0,SWWSR STM#STACK+10H,SP STM#xhi,AR1 RPT#3 MVPD table,*AR1+DLD xhi,A DADD yhi,A DST A,zhiend:B end .end (3个字，3个T)2并行运算并行运算指令举例并行运算指令举例指指 令令举举 例例操作说明操作说明LD|MACRLD|MASRLDXmem，dst|MACRYmem，dst2dst=Xmem(

18、16-ASM)dst=Xmem(16-ASM)dst=dst+T*XmemST|ADDST|SUBSTsrc，Ymem|ADDXmem，dstYmem=src(16-ASM)dst=dst+Xmem【例6-16】用并行运算指令编写计算z=x+y和f=e+d的程序。.mmregsSTACK .usect STACK,10H .bss x,3 .bss d,3 .def start .datatable:.word 0123H,1027H,0,1020H,0345H,0 .text start:STM#0,SWWSR STM#STACK+10H,SP STM#x,AR1 RPT#5 MVPD ta

19、ble,*AR1+STM#x,AR5 STM#d,AR2 LD#0,ASM LD *AR5+,16,A ADD *AR5+,16,A ST A,*AR5 ;并行指令|LD *AR2+,B ADD *AR2+,16,B STH B,*AR2end:B end .end364位加法和减法运算64位数的加法和减法算式如下：w3 w2w1 w0(W64)+x3 x2Cx1 x0(X64)低32位相加产生进位C-y3 y2Cy1 y0(Y64)低32位相减产生借位Cz3 z2z1 z0(Z64)例6-17编写计算Z64=W64+X64-Y64的程序。W、X、Y和结果Z都是64位数，它们都由两个32位的长

20、字组成。利用长字指令长字指令可以完成64位数的加减法。DLDw1,A;A=w1w0DADDx1,A;A=w1w0+x1x0,产生进位CDLDw3,B;B=w3w2ADDCx2,B;B=w3w2+x2+CADDx3,16,B;B=w3w2+x3x2+CDSUBy1,A;A=w1w0+x1x0-y1y0,产生借位CDSTA,z1;z1z0=w1w0+x1x0-y1y0SUBBy2,B;B=w3w2+x3x2+C-y2-CSUBy3,16,B;B=w3w2+x3x2+C-y3y2-CDSTB,z3;z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C数据计算结果432位乘法运算32位乘法算式如下：x1 x

21、0 S U y1 y0 S U x0 y0 UU y1 x0 SU x1 y0 SUy1 x1 SSw3 w2 w1 w0 S U U U其中，S带符号数，U无符号数。由上算式可见，在32位乘法运算中，实际上包括三种乘法运算：UU，SU及SS。一般的乘法运算指令都是两个带符号数相乘，即SS。所以，在编程时，还要用到以下两条乘法指令：MACSUXmem，Ymem，src；无符号数与带符号数相乘并累加；src=U(Xmem)S(Ymem)+srcMPYUSmem，dst；无符号数相乘；dst=U(T)U(Smem)例6-18编写计算W64=X32Y32的程序。32位乘法实现的64位乘积的程序如下：

22、STM#x,AR2STM#y,AR3LD*AR2,T;T=x0MPYU*AR3+,A;A=ux0uy0STLA,w0;w0=ux0uy0LDA,-16,A;A=A16MACSU*AR2+,*AR3-,A;A+=y1ux0MACSU*AR3+,*AR2,A;A+=x1uy0STLA,w1;w1=ALDA,-16,A;A=A16MAC*AR3,*AR2,A;A+=x1y1STLA,w2;w2=A的低16位STHA,w3;w3=A的高16位6.8小数运算1小数的表示方法TMS320C54x采用2的补码表示小数，其最高位为符号位，数值范围为1+1。一个16位的2的补码小数（Q15格式）的每一位的权值为

23、：MSB LSB-1 2-1 2-2 2-3 2-15一个十进制小数乘以32768之后，再将其十进制整数部分转换成十六进制数，就能得到这个十进制小数的2的补码表示，例如：1 7FFFH 0.5 正数：乘以32768 4000H 0 0000H-0.5 负数：其绝对值部分乘以32768，再取反加1 C000H -1 8000H在汇编语言程序中，是不能直接写入十进制小数的。若要定义一个系数0.707，可以写成：.word 32768*707/1000.word 32768*707/1000，不能写成32768*0.707。2小数乘法与冗余符号位 0 1 0 0 （0.5）1 1 0 1 (-0.3

24、75)0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 (-0100)1 1 1 0 1 0 0 (-0.1875)一个小数乘法的例子(假设字长4位，累加器8位)：上述乘积是7位，当将其送到累加器时，为保持乘积的符号，必须进行符号位扩展，这样，累加器中的值为11110100（-0.09375)，出现了冗余符号位。原因是：S x x x (Q3格式)S y y y (Q3格式)S S z z z z z z (Q6格式)即两个带符号数相乘，得到的乘积带有2个符号位，造成错误的结果。解决冗余符号位的办法解决冗余符号位的办法：在程序中设定状态寄存器ST1中的FRCT（小数方式）位为1，

25、在乘法器将结果传送至累加器时就能自动地左移1位，累 加 器 中 的 结 果 为：Szzzzzz0(Q7格 式)，即11101000(0.1875)，自动地消去了两个带符号数相乘时产生的冗余符号位。在小数乘法编程时，应当事先设置FRCT位如下：SSBX FRCTMPY *AR2，*AR3，ASTH A，Z 这样，TMS320C54x就完成了Q15Ql5=Q15的小数乘法。6.9除法运算1被除数的绝对值小于除数的绝对值，商为小数 在一般的DSP中都没有除法器硬件。因为除法器硬件代价很高，所以就没有专门的除法指令。同样，在TMS320C54x中也没有一条单周期的16位除法指令。但是，利用条件减法指令

26、（SUBC指令），加上重复指令“RPT#15”，就可实现两个无符号数的除法运算。条件减法指令的功能如下：SUBC Smem，src 2被除数的绝对值大于等于除数的绝对值，商为整数6.10浮点运算1浮点数的表示方法在TMS320C54x中，浮点数由尾数和指数两部分组成，它与定点数的关系如下：定点数=尾数2（指数）例如，定点数0 x2000(0.25)用浮点数表示时，尾数为0 x4000(0.5)，指数为1，即0.25=0.521浮点数的尾数和指数可正可负，均用补码表示。指数的范围为831。2定点数到浮点数的转换TMS320C54x通过3条指令可将一个定点数转化成浮点数:（1）EXP A（2）ST

27、 T，EXPONENT（3）NORMA3浮点数到定点数的转换 知道TMS320C54x浮点数的定义后，就不难将浮点数转换成定点数了。因为浮点数的指数就是在规格化时左移（指数为负时是右移）的位数，所以在将浮点数转换成定点数时，只要按指数值将尾数右移（指数为负时是左移）就行了。4浮点乘法举例【例6-26】编写浮点乘法程序，完成x1x2=0.3(0.8)运算。程序中保留10个数据存储单元：x1：被乘数m2：乘数的尾数x2：乘数ep：乘积的指数e1：被乘数的指数mp：乘积的尾数ml：被乘数的尾数product：乘积e2：乘数的指数temp：暂存单元程序清单如下：.titlezh24.asm.mmreg

28、s.defstartSTACK.usectSTACK,100;64H.bssx1,1.bssx2,1.bsse1,1.bssm1,1.bsse2,1.bssm2,1.bssep,1.bssmp,1.bssproduct,1.bsstemp,1.datatable:.word3*32768/10;0.3.word-8*32768/10;-0.8.textstart:STM#STACK+100,SP;设置堆栈指针MVPDtable,x1;将x1和x2传送至数据存储器MVPDtable+1,x2LDx1,16,A;将x1规格化为浮点数EXPASTT,e1;保存x1的指数NORMASTHA,m1;保存

29、x1的尾数LDx2,16,A;将x2规格化为浮点数EXPASTT,e2;保存x2的指数NORMASTHA,m2;保存x2的尾数CALLMULT;调用浮点乘法子程序end:BendMULT:SSBXFRCTSSBXSXMLDe1,A;指数相加ADDe2,ASTLA,ep;乘积指数epLDm1,T;尾数相乘MPYm2,A;乘积尾数在累加器A中EXPA;对尾数乘积规格化STT,temp;规格化时产生的指数tempNORMASTHA,mp;保存乘积尾数在mp中LDtemp,A;修正乘积指数ADDep,A;(ep)+(temp)epSTLA,ep;保存乘积指数在ep中NEGA;将浮点乘积转换成定点数STLA,temp;乘积指数反号，并且加载到T寄存器LDtemp,T;再将尾数按T移位LDmp,16,ANORMASTHA,product;保存定点乘积RET.end