数字信号处理2ppt课件

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1、本本 章章 主主 要要 内内 容容 nTMS320C55x的总体结构的总体结构n封装和引脚功能封装和引脚功能nCPU结构结构nCPU寄存器寄存器 n存储空间和存储空间和I/O空间空间 n堆栈操作堆栈操作 n中断和复位操作中断和复位操作 第第2章章 TMS320C55x的硬件结构的硬件结构2.1 TMS320C55x的总体结构的总体结构lC55x芯片由芯片由CPU、存储空间、片内、存储空间、片内外设组成外设组成l不同芯片体系结构相同，具有相同不同芯片体系结构相同，具有相同的的CPU，片上存储器和外围电路配，片上存储器和外围电路配置有所不同置有所不同McBSPRTCI2CMMC/SDMcBSPWD

2、OGTIMERA/DGPIOTIMERMcBSPMMC/SDDPLLUSB PLLUSBROM32KW电源控制内部存储器接口SARAM96KWDARAM32KWDMA控制器EHPIGPIO A程序流单元(P unit)地址-数据流单元（A unit）数据运算单元(D unit)指令缓冲单元（I unit）C55xCPU中断控制仿真控制SDRAM控制信号异步存储器控制信号通用地址和数据信号666227/82/47545/4732外设总线引脚的数量视不同封装而定数据读地址总线 BBAB（24）数据读数据总线 BBB（16）程序读地址总线PAB（24）程序读数据总线PB（32）数据读地址总线 CCA

3、B（24）数据读数据总线 CCB（16）数据读数据总线 CCB（16）数据读数据总线 DDB（16）数据写地址总线 EEAB（24）数据写数据总线 EEB（16）数据写数据总线 EEB（16）数据写数据总线 FFB（16）图图2-1 TMS320VC5509A框图框图2.1.1 C55x CPU内部总线结构l内部独立总线内部独立总线:12组组l程序地址总线程序地址总线PAB）:1组组,24位位l程序数据总线程序数据总线PB）:1组组,32位位l数据读地址总线数据读地址总线BAB、CAB、DAB）:3组组,24位位l数据读总线数据读总线BB、CB、DB）:3组，组，16位位l数据写地址总线数据写

4、地址总线EAB、FAB）:2组，组，24位位l数据写总线数据写总线EB、FB）:2组组,16位。位。2.1.2 C55x的CPU组成组成组成:32 321616位指令缓冲队列位指令缓冲队列;指令译码器。指令译码器。功能功能:接收程序代码并放入指令缓接收程序代码并放入指令缓冲队列冲队列;由指令译码器解释指令，再由指令译码器解释指令，再把指令流传给其它的工作单元把指令流传给其它的工作单元l指令缓冲单元指令缓冲单元I单元）单元）l程序流单元程序流单元P单元）单元）l地址地址-数据流单元数据流单元A单元）单元）l数据运算单元数据运算单元D单元）单元）l存储器接口单元存储器接口单元M单元）单元）组成组成

5、:程序地址发生器程序地址发生器;程序控制逻辑程序控制逻辑功能功能:产生所有程序空间地址，并产生所有程序空间地址，并送到送到PABPAB总线总线组成组成:数据地址产生电路数据地址产生电路(DAGEN);附加附加16位位ALU和和1组寄存器组寄存器功能功能:产生读产生读/写数据空间地址，并写数据空间地址，并送到送到BAB、CAB、DAB总线总线组成组成:1个个40位的筒形移位寄存器位的筒形移位寄存器barrel shifter）;2个乘加单元个乘加单元MAC）;1个个40位的位的ALU;若干寄存器。若干寄存器。功能功能:CPU中最主要的部分，是主中最主要的部分，是主要的数据处理部件要的数据处理部件

6、 是是CPU和数据空间或和数据空间或I/O空空间之间传输所有数据的中间媒介间之间传输所有数据的中间媒介 2.1.3 C55x存储器配置l存储空间l支持的存储器类型l特点 片内存储空间共有片内存储空间共有352KB176K字）字）;外部存储空间共有外部存储空间共有16MB（8M字）字）异步异步SRAM、EPROM；同步同步DRAM；同步突发同步突发SRAM采用统一的程序采用统一的程序/地址空间存储地址空间存储空间空间;I/O空间与程序空间与程序/地址空间分开地址空间分开存储器存储器5501550255035506550755095510ROM(KB)32326464646432RAM(KB)32

7、6464128128256320表2-1 C55x片内存储器配置2.1.4 C55x外设配置外设配置l模数转换器模数转换器ADC）l可编程数字锁相环时钟发生器可编程数字锁相环时钟发生器DPLL）l指令高速缓存指令高速缓存I-Cache）l外部存储器接口外部存储器接口EMIF）l直接存储器访问控制器直接存储器访问控制器DMA）l多通道串行缓冲口多通道串行缓冲口McBSP）1010位，用于采集电压、位，用于采集电压、面板旋钮的输入值面板旋钮的输入值VC5509A的时钟频率可的时钟频率可达达200MHz，最小机器，最小机器周期为周期为5ns1个可配置的个可配置的24KB的存的存储器，可最小化对外部储

8、器，可最小化对外部存储区的访问存储区的访问可以实现与各种存储器可以实现与各种存储器件无缝连接件无缝连接在无在无CPU涉入的情况下，涉入的情况下，允许数据在内部存储器允许数据在内部存储器和外部存储器、增强型和外部存储器、增强型主机接口主机接口(EHPI)之间传之间传输输为全双工串口，为全双工串口，VC5509设设有有3个个McBSPl增强型主机接口增强型主机接口EHPI）l2个个16位的通用定时位的通用定时/计计数器数器l8个可配置的通用个可配置的通用I/O引引脚脚GPIO）l实时时钟实时时钟Real Time Clock，RTC）l看门狗定时器看门狗定时器Watchdog Timer）lUSB

9、 为为16位并行接口，用于位并行接口，用于提供主处理器对提供主处理器对DSP上上的内部存储器的访问，的内部存储器的访问，可被配置成复用或非复可被配置成复用或非复用形式用形式提供一个时间参考，并提供一个时间参考，并能产生基于时间的报警能产生基于时间的报警来中断来中断DSP可以在软件陷入循环有没可以在软件陷入循环有没有受控退出的情况下，防有受控退出的情况下，防止止 系统死锁系统死锁目前目前VC5506、VC5507、VC5509各提供了各提供了1个个USB接接口口表2-2 C55x片内外设配置 2.2 C55x的封装和引脚功能的封装和引脚功能 n不同不同C55x芯片通常有不同封装芯片通常有不同封装

10、n为满足不同用途需求，为满足不同用途需求，C55x同一个芯片也往往同一个芯片也往往有多种封装有多种封装n 本节以本节以TMS320VC5509A PGE 封装为例讲述封装为例讲述引脚配置及功能引脚配置及功能n只给出只给出VC5509A PGE引脚的定义和简要描述，引脚的定义和简要描述，详细描述请参考文献详细描述请参考文献SPRS205J图图2-2 TMS320VC5509A的封装的封装(a)179脚脚BGA封装封装(底视图底视图)(b)144脚脚PGE封装封装(顶视图顶视图)2.2.1 引脚属性引脚属性表表2-3 VC5509A PGE信号引脚对应图信号引脚对应图(1)表表2-3 VC5509

11、A PGE信号引脚对应图信号引脚对应图2）表表2-3 VC5509A PGE信号引脚对应图信号引脚对应图3）表表2-3 VC5509A PGE信号引脚对应图信号引脚对应图4）2.2.2 引脚信号定义与描述引脚信号定义与描述n并行总线引脚并行总线引脚n初始化、中断和复位初始化、中断和复位引脚引脚n位输入位输入/输出信号输出信号n振荡器振荡器/时钟信号时钟信号n实时时钟实时时钟nI2C总线总线nMcBSP接口接口nUSB接口接口nA/D接口接口n测试测试/仿真引脚仿真引脚n电源引脚电源引脚1.并行总线引脚并行总线引脚lA13:0lC55x内核的并行内核的并行地址总线地址总线A13A0的的外部引脚。

12、外部引脚。l3种功能：种功能：lHPI地址线地址线HPI.HA13:0lEMIF地址总线地址总线EMIF.A 13:0l通用输入输出通用输入输出GPIO.A 13:0 D15:0C55x内核的并行双向内核的并行双向数据总线数据总线D31D02种功能：种功能：EMIF 数据总线数据总线 (EMIF.D15:0)HPI数据总线数据总线(HPI.HD15:0)lC0：EMIF异步存储器读选通异步存储器读选通(EMIF.)l 或通用输入输出口或通用输入输出口8(GPIO.8)lC1：EMIF异步输出使能异步输出使能EMIF.）l 或或HPI中断输出中断输出HPI.）lC2：EMIF异步存储器写选通异步

13、存储器写选通(EMIF.)l 或或HPI读读/写写(HPI.)lC3：EMIF数据输入准备就绪数据输入准备就绪(EMIF.ARDY）l 或或HPI输出准备就绪输出准备就绪(HPI.HRDY)AREAOEHINTAWEHRlC4：存储空间CE0的EMIF片选信号(EMIF.)l 或通用输入输出口9(GPIO.9)lC5：存储空间CE1的EMIF片选信号(EMIF.)l 或通用输入输出口10(GPIO.10)lC6：存储空间CE2的EMIF片选信号(EMIF.)l 或HPI访问控制信号0(HPI.HCNTL0)lC7:存储空间CE3的EMIF片选信号(EMIF.)l 或通用输入输出口11(GPIO

14、.11)l 或HPI访问控制信号1(HPI.HCNTL1)CE0CE1CE2CE3lC8:EMIF字节使能控制字节使能控制0(EMIF.)l 或或HPI 字节字节 辨识辨识(HPI.)lC9:EMIF字节使能控制字节使能控制1(EMIF.)l 或或HPI 字节字节 辨识辨识(HPI.)lC10:EMIF SDRAM行选通信号行选通信号(EMIF.)l 或或HPI地址选通信号地址选通信号(HPI.)l 或通用输入输出口或通用输入输出口12(GPIO.12)BE0HBE0BE1HBE1SDRASHASlC11:EMIF SDRAM列选通信号列选通信号(EMIF.)l 或或HPI片选输入信号片选输入

15、信号(HPI.)lC12:EMIF SDRAM写使能信号写使能信号(EMIF.)l 或或HPI数据选通信号数据选通信号 1(HPI.)lC13:SDRAM A10地址线地址线(EMIF.SDA10)l 或通用输入输出口或通用输入输出口13(GPIO.13)lC14：SDRAM存储器时钟信号存储器时钟信号(EMIF.CLKMEM)l 或或HPI数据选通信号数据选通信号2(HPI.)SDCASHCSHDS2SDWEHDS12.初始化、中断和复位引脚初始化、中断和复位引脚l l INT4:0外部中断请求信号；外部中断请求信号；为可屏蔽中断，并且可为可屏蔽中断，并且可由中断使能寄存器由中断使能寄存器(

16、IER)和中断方式位屏蔽；和中断方式位屏蔽；可以通过中断标志寄存可以通过中断标志寄存器器(IFR)进行查询和复进行查询和复位位RESET复位信号，低电平有效；复位信号，低电平有效；使使DSP终止程序执行并且使程序计终止程序执行并且使程序计数器指向数器指向FF8000h处。当引脚电平处。当引脚电平为高时，从程序存储器为高时，从程序存储器FF8000h地地址处开始执行；址处开始执行；影响寄存器和状态位；影响寄存器和状态位；此引脚需要外接上拉电阻此引脚需要外接上拉电阻3.位输入位输入/输出信号输出信号lGPIO7:6,4:0lXF可以配置为输入口或输出口；可以配置为输入口或输出口；当配置为输出引脚时

17、，可以单独当配置为输出引脚时，可以单独置位或者复位；置位或者复位；在复位时，被配置为输入引脚；在复位时，被配置为输入引脚；复位完成后，在片复位完成后，在片bootloader采样采样GPIO3:0 决定启动方式。决定启动方式。为输出信号，用于配置其它处理器的复用为输出信号，用于配置其它处理器的复用状态或者作为通用输出引脚；状态或者作为通用输出引脚；指令指令BSET XF可以使可以使XF输出电平为高；输出电平为高；指令指令BCLR XF 可以使可以使XF输出电平为低；输出电平为低；加载加载ST1.XF位可以控制位可以控制XF输出电平。输出电平。4.振荡器振荡器/时钟信号时钟信号lCLKOUTlX

18、2/CLKINl X1l TIN/TOUT0 时钟输出引脚；时钟输出引脚；CLKOUT 周期为周期为CPU的机的机器周期；器周期；当当/OFF为低电平时，为低电平时，CLKOUT呈高阻状态呈高阻状态时钟振荡器输入引脚；时钟振荡器输入引脚；若使用内部时钟，用来外接若使用内部时钟，用来外接晶体电路；晶体电路；若使用外部时钟，该引脚接若使用外部时钟，该引脚接外部时钟输入。外部时钟输入。由内部系统振荡器到晶体的输出引脚；由内部系统振荡器到晶体的输出引脚；若不使用内部振荡器时，若不使用内部振荡器时，X1引脚悬空；引脚悬空；当当/OFF为低，为低，X1不会处于高阻状态不会处于高阻状态定时器定时器T0 输入

19、输入/输出；输出；当作为定时器当作为定时器T0的输出时的输出时,计数器减计数器减少到少到0，TIN/TOUT0 信号输出一个脉信号输出一个脉冲或者状态发生改变；冲或者状态发生改变；当作为输入时，当作为输入时，TIN/TOUT0为内部定为内部定时器模块提供时钟；时器模块提供时钟；复位时，此引脚配置为输入引脚。复位时，此引脚配置为输入引脚。只有定时器只有定时器0 信号可以输出。定时信号可以输出。定时器器T1信号不能提供输出。信号不能提供输出。5.实时时钟实时时钟lRTCINX1l实时时钟振荡器输入。实时时钟振荡器输入。lRTCINX2l实时时钟振荡器输出。实时时钟振荡器输出。6.I2C总线总线lS

20、DAlI2C(双向双向)数据信号数据信号l复位时，此引脚处于高阻状态。复位时，此引脚处于高阻状态。lSCLlI2C(双向双向)时钟信号时钟信号l复位时，此引脚处于高阻状态。复位时，此引脚处于高阻状态。7.McBSP接口接口 VC5509A共有共有3个个McBSP接口，其中接口，其中McBSP1与与McBSP2为为多功能口。多功能口。CLKR0DR0FSR0CLKX0DX0FSX0McBSP0串行接收器的串行移位时钟串行接收器的串行移位时钟McBSP0数据接收信号数据接收信号McBSP0接收帧同步信号，初始化接收帧同步信号，初始化DR0的数据接收的数据接收McBSP0发送时钟信号，为串行发送器发

21、送时钟信号，为串行发送器的串行发送时钟。的串行发送时钟。McBSP0数据发送信号。数据发送信号。McBSP0发送帧同步信号，初始化发送帧同步信号，初始化DX0的的数据发送。数据发送。lS10lS11lS12lS13lS14lS15McBSP1 接收时钟信号或者接收时钟信号或者MMC/SD1的命令的命令/响响应信号应信号;复位时被配置为复位时被配置为McBSP1.CLKRMcBSP1 数据接收信号或者数据接收信号或者SD1的数据信号的数据信号1;复位时被配置为复位时被配置为McBSP1.DRMcBSP1接收帧同步信号或者接收帧同步信号或者SD1的数据信号的数据信号2;复位时被配置为复位时被配置为

22、McBSP1.FSRMcBSP1数据发送信号或者数据发送信号或者MMC/SD1串行时串行时钟信号钟信号;复位时被配置为复位时被配置为McBSP1.DXMcBSP1发送时钟信号或发送时钟信号或MMC/SD1数据信号数据信号0;复位时被配置为复位时被配置为McBSP1.CLKXMcBSP1发送帧同步信号或者发送帧同步信号或者SD1数据信号数据信号3;复位时被配置为复位时被配置为McBSP1.FSXlS20lS21lS22lS23lS24lS25McBSP2 接收时钟信号或者接收时钟信号或者MMC/SD2的命令的命令/响响应信号应信号;复位时被配置为复位时被配置为McBSP2.CLKRMcBSP2

23、数据接收信号或者数据接收信号或者SD2的数据信号的数据信号1;复位时被配置为复位时被配置为McBSP2.DRMcBSP2接收帧同步信号或者接收帧同步信号或者SD2的数据信号的数据信号2;复位时被配置为复位时被配置为McBSP2.FSRMcBSP2McBSP2数据发送信号或者数据发送信号或者MMC/SD2MMC/SD2串行时串行时钟信号钟信号;复位时被配置为复位时被配置为McBSP2.DXMcBSP2.DXMcBSP2发送时钟信号或发送时钟信号或MMC/SD2数据信号数据信号0;复位时被配置为复位时被配置为McBSP2.CLKXMcBSP2发送帧同步信号或者发送帧同步信号或者SD2数据信号数据信

24、号3;复位时被配置为复位时被配置为McBSP2.FSX8.USB接口接口lDPl差分数据接收差分数据接收/发送发送(正向正向)l复位时，此引脚配置为输入端复位时，此引脚配置为输入端lDNl差分数据接收差分数据接收/发送发送(负向负向)l复位时，此引脚配置为输入端复位时，此引脚配置为输入端lPU：上拉输出：上拉输出l用于上拉用于上拉USB模块需要的检测电阻模块需要的检测电阻l通过一个软件控制开关通过一个软件控制开关(USBCTL寄存器的寄存器的CONN位位)，此引脚在此引脚在VC5509内部与内部与USBVDD连接连接9.A/D接口接口AIN0：模拟输入通道模拟输入通道0AIN1：模拟输入通道模

25、拟输入通道1 留意：留意：VC5509A PGE有有2个个 10位位 A/D 接口接口;VC5509A BGA有有4个个 10位位 A/D 接口接口.10.测试测试/仿真引脚仿真引脚lTCK：IEEE 规范规范 1149.1 测试时钟输入引脚。测试时钟输入引脚。lTDI：IEEE 标准标准1149.1测试数据输入信号。测试数据输入信号。lTDO：IEEE 标准标准1149.1测试数据输出信号。测试数据输出信号。lTMS：IEEE 标准标准1149.1测试方式选择信号。测试方式选择信号。l/TRST：IEEE 标准标准1149.1测试复位信号。测试复位信号。lEMU0:仿真器中断仿真器中断0引脚

26、。引脚。lEMU1/OFF11.电源引脚电源引脚l l数字电源，数字电源，+1.6V，专为，专为CPU内核提供电内核提供电源。源。l l数字电源，数字电源，+3.3V，为，为I/O引脚提供电源。引脚提供电源。l l数字电源，数字电源，+3.3V，专为，专为USB 模块的模块的I/O引脚引脚DP,DN和和PU提供电源。提供电源。DDCVDDDVDDUSBVl l数字电源，数字电源，+1.6V。专为。专为USB PLL提供电源。提供电源。l l数字电源，数字电源，+3.3V。专为。专为RTC模块的模块的I/O引脚引脚提供电源。提供电源。l l数字电源，数字电源，+1.6V。专为。专为RTC模块提供

27、电源。模块提供电源。DDUSBPLLVDDRDVDDRCVl l数字地。数字地。l l模拟电源，专为模拟电源，专为10位位 A/D模块提供电源。模块提供电源。l l模拟地，模拟地，10位位 A/D内核部分接地引脚。内核部分接地引脚。l l模拟数字地，模拟数字地，10位位 A/D模块的数字部分接地引脚。模块的数字部分接地引脚。l l数字地，用于数字地，用于USB PLL。SSVDDAVSSAVSSADVSSUSBPLLV2.3 C55x的的CPU结构结构n 存储器接口单元M单元）n 指令缓冲单元I单元）n程序流单元P单元）n地址数据流单元A单元）n数据计算单元D单元）n内部地址总线与数据总线图图

28、2-3 C55x的的CPU结构框图结构框图读数据的数据总线BB,CB,DB（每组16位)读程序的数据总线PB（每组32位)读数据的地址总线BAB,CAB,DAB（每组24位)M单元I单元P单元A单元D单元写数据的地址总线EAB,FAB（每组24位)写数据的数据总线EB,FB（每组16位)C CP PU U外部数据总线外部程序总线读程序的地址总线PAB（每组24位)2.3.1 存储器接口单元存储器接口单元M单元）单元）内部数据流、指令流接口内部数据流、指令流接口管理所有来自管理所有来自CPU、数据空间或、数据空间或I/O空间的数据空间的数据和指令和指令负责负责CPU和数据空间以及或和数据空间以及

29、或CPU和和I/O空间的数空间的数据传输据传输2.3.2 指令缓冲单元指令缓冲单元I单元）单元）程序读数据总线PB（4字节代码)M单元指令缓冲队列（64字节)指令解码器P 单元A 单元D 单元I单元图图2-4 I单元结构框图单元结构框图每个机器周期，PB从程序空间传送32位的程序代码至I单元的指令缓冲队列；最大可以存放64个字节的待译码指令，可以执行块循环指令，具有对于分支、调用和返回指令的随机处理能力当CPU准备译码时，6个字节的代码从队列发送到I单元的指令译码器；能够识别指令边界,译码8、16、24、32、40和48位的指令，决定2条指令是否并行执行，将译码结果和立即数送至P单元、A单元、

30、D单元2.3.3 程序流单元程序流单元P单元）单元）图2-5 P单元结构框图数据读数据总线CB,DB(每组16位数据)M单元程序地址产生器和程序控制逻辑P单元寄存器I单元A单元D单元数据写数据总线EB,FB(每组16位数据)程序读地址总线PAB(24位地址)P单元程序地址产生逻辑：程序地址产生逻辑：产生产生24位的程序空间取指的地址；位的程序空间取指的地址；可产生顺序地址可产生顺序地址;也可以也可以I单元的立即数或单元的立即数或D单元的寄单元的寄存器值作为地址存器值作为地址程序控制逻辑：程序控制逻辑：接收来自接收来自I单元的立即数，单元的立即数，并测试来自并测试来自A单元或单元或D单元的单元的

31、结果从而执行如下动作：结果从而执行如下动作：测试条件执行指令的条件测试条件执行指令的条件是否成立，把测试结果送程序是否成立，把测试结果送程序地址发生器；地址发生器；当中断被请求或使能时，当中断被请求或使能时，初始化中断服务程序；初始化中断服务程序；控制单一指令重复或块指控制单一指令重复或块指令重复；管理并行执行的指令令重复；管理并行执行的指令P单元的作用：单元的作用：产生程序空间地产生程序空间地址，并加载地址址，并加载地址到到PAB；控制指令流顺序控制指令流顺序2.3.4 地址数据流单元地址数据流单元A单元）单元）图图2-6 A单元结构框图单元结构框图数据读数据总线 CB，DB（每组16位数据

32、)M单元数据地址产生器单元（DAGEN）A单元寄存器A单元ALU D单元P单元数据写数据总线 EB，FB（每组16位数据)I单元数据写地址总线 EAB,FAB（每组24位地址)数据读地址总线 BAB,CAB，DAB（每组24位地址)A单元 DAGEN产生所有读写数据空产生所有读写数据空间的地址。间的地址。可接收来自可接收来自I单元的立即数或来单元的立即数或来自自A单元的寄存器值；单元的寄存器值；根据根据P单元指示，对间接寻址方单元指示，对间接寻址方式时选择使用线性寻址还是循环寻式时选择使用线性寻址还是循环寻址。址。ALU可接收来自可接收来自I单元的立即数单元的立即数或与存储器、或与存储器、I/

33、O空间、空间、A单元寄存单元寄存器、器、D单元寄存器和单元寄存器和P单元寄存器进单元寄存器进行双向通信。可完成如下动作：行双向通信。可完成如下动作：加法、减法、比较、布尔逻辑、加法、减法、比较、布尔逻辑、符号移位、逻辑移位和绝对值计算；符号移位、逻辑移位和绝对值计算；测试、设置、清空、求补测试、设置、清空、求补A单单元寄存器位或存储器位域；元寄存器位或存储器位域；改变或转移寄存器值，循环移改变或转移寄存器值，循环移位寄存器值，从移位器向一个位寄存器值，从移位器向一个A单单元寄存器送特定值。元寄存器送特定值。2.3.5 数据计算单元数据计算单元D单元）单元）图图2-7 D2-7 D单元结构框图单

34、元结构框图数据读数据总线BB,CB,DB（每组16位数据)数据写数据总线 EB,FB（每组16位数据)M单元I单元D单元寄存器D单元ALU 移位器两个MACA单元P单元D单元 接收来自接收来自I单元的立即数，单元的立即数，与存储器、与存储器、I/O空间、空间、D单元寄存器、单元寄存器、P单元寄存器、单元寄存器、A单元寄存器进行双向通信；单元寄存器进行双向通信；把移位结果送至把移位结果送至D单元的单元的ALU或或A单单元的元的ALU；实现实现40位累加器值最大左移位累加器值最大左移31位或最位或最大右移大右移32位；位；实现实现16位寄存器、存储器或位寄存器、存储器或I/O空间空间数据最大左移数

35、据最大左移31位或最大右移位或最大右移32位；位；实现实现16位立即数最大左移位立即数最大左移15位；位；提取或扩张位域，执行位计数；提取或扩张位域，执行位计数；对寄存器值进行循环移位对寄存器值进行循环移位;在累加器的值存入数据空间之前，对在累加器的值存入数据空间之前，对它们进行取整它们进行取整/饱和处理。饱和处理。可从可从I单元接收立即数，或与存储器、单元接收立即数，或与存储器、I/O空间、空间、D单元寄存器、单元寄存器、P单元寄存器、单元寄存器、A单元寄存器进行双向通信单元寄存器进行双向通信,还可接收移还可接收移位器的结果；位器的结果；加法、减法、比较、取整、饱和、加法、减法、比较、取整、

36、饱和、布尔逻辑以及绝对值运算；布尔逻辑以及绝对值运算；在执行一条双在执行一条双16位算术指令时，同位算术指令时，同时进行两个算术操作；时进行两个算术操作；测试、设置、清除以及求测试、设置、清除以及求D单元寄存单元寄存器的补码；器的补码；对寄存器的值进行移动。对寄存器的值进行移动。可支持乘法和加可支持乘法和加/减法。在单个机减法。在单个机器周期内，每个器周期内，每个MAC可以进行一次可以进行一次1717位小数或整数乘法运算和一次带位小数或整数乘法运算和一次带有可选的有可选的32或或40位饱和处理的位饱和处理的40位加位加/减法运算。减法运算。MAC的结果送累加器；的结果送累加器；MAC接收来自接

37、收来自I单元的立即数，或单元的立即数，或来自存储器、来自存储器、I/O空间、空间、A单元寄存器的单元寄存器的数据，和数据，和D单元寄存器、单元寄存器、P单元寄存器单元寄存器进行双向通信；进行双向通信；MAC的操作会影响的操作会影响P单元状态寄存单元状态寄存器的某些位。器的某些位。2.3.6 地址总线与数据总线地址总线与数据总线lC55x的的CPU总线总线l1组组32位程序总线：位程序总线：PBl5组组16位数据总线：位数据总线：BB、CB、DB、EB、FBl6组组24位地址总线：位地址总线：PAB、BAB、CAB、DAB、EAB、FABl特点：特点：l 这种总线并行机构使这种总线并行机构使CP

38、U在一个机器周期内，在一个机器周期内，能够读能够读1次次32位程序代码、读位程序代码、读3次次16位数据、写位数据、写2次次16位地址位地址表表2-4 地址总线和数据总线的功能地址总线和数据总线的功能表表2-5 各种访问类型下总线的使用各种访问类型下总线的使用1）表表2-5 各种访问类型下总线的使用各种访问类型下总线的使用2）2.3.7 指令流水线指令流水线 C55x的指令流水线分为两个阶段的指令流水线分为两个阶段:第一阶段第一阶段取指阶段取指阶段:从存储器取来从存储器取来32位指令位指令包，将其存入指令缓冲队列包，将其存入指令缓冲队列IBQ中，并中，并送送48位指令包给第二流水阶段位指令包给

39、第二流水阶段第二阶段第二阶段执行阶段执行阶段:对指令进行译码，并完对指令进行译码，并完成数据访问和计算。成数据访问和计算。1.1.概略：概略：表表2-6 取指阶段流水线的意义取指阶段流水线的意义图图2-8 指令流水线取指阶段）指令流水线取指阶段）2.2.取指阶段取指阶段图图2-9 指令流水线执行阶段）指令流水线执行阶段）3.3.执行阶段执行阶段表表2-7 执行阶段流水线的意义执行阶段流水线的意义1）表表2-7 执行阶段流水线的意义执行阶段流水线的意义2）2.4 CPU寄存器寄存器lC55x的寄存器见表的寄存器见表2-8）lC55x寄存器的映射地址及描述见表寄存器的映射地址及描述见表2-9）2.

40、4.1 概略概略 本卷须知：本卷须知：ST0_55、ST1_55和和ST3_55都有两个访问都有两个访问地址；地址；T3、RSA0L、REA0L和和SP有两个访问地有两个访问地址；址；任何装入任何装入BRC1的指令将相同的值装入的指令将相同的值装入BRS1。对于对于ST0_55、ST1_55和和ST3_55，对于其中一个地址，所有的对于其中一个地址，所有的C55x位均位均可访问；在另外一个地址称为保护地可访问；在另外一个地址称为保护地址），某些保护位不能被修改。保护地址），某些保护位不能被修改。保护地址是为了提供对址是为了提供对C54x代码的支持，以代码的支持，以便写入便写入ST0、ST1以及

41、以及PMSTC54x对对应应ST3_55）对于对于T3、RSA0L、REA0L和和SP，当使用当使用DP直接寻址方式访问存储器映直接寻址方式访问存储器映射寄存器时，将访问两个地址中更高的射寄存器时，将访问两个地址中更高的地址，即地址，即 T3=23H不是不是0EH）；）；RSA0L=3DH不是不是1BH）；）；REA0L=3FH不是不是1CH）；）；SP=4DH不是不是18H）表表2-8 寄存器总表寄存器总表1）缩 写名 称大小AC0AC3累加器0340位AR0AR7辅助寄存器0716位BK03,BK47,BKC循环缓冲区大小寄存器16位BRC0,BRC1块循环计数器0和116位BRS1BRC

42、1保存寄存器16位BSA01,BSA23,BSA45,BSA67,BSAC循环缓冲区起始地址寄存器16位CDP系数数据指针（XCDP的低位部分）16位CDPHXCDP的高位部分7位CFCT控制流关系寄存器8位CSR计算单循环寄存器16位DBIER0,DBIER1调试中断使能寄存器0和116位DP数据页寄存器（XDP的低位部分）16位DPHXDP的高位部分7位IER0,IER1中断使能寄存器0和116位IFR0,IFR1中断标志寄存器0和116位IVPD,IVPH中断向量指针16位表表2-8 寄存器总表寄存器总表2）PC程序计数器24位PDP外设数据页寄存器9位REA0,REA1块循环结束地址寄

43、存器0和124位RETA返回地址寄存器24位RPTC单循环计数器16位RSA0,RSA1块循环起始地址寄存器0和124位SP数据堆栈指针16位SPHXSP和XSSP的高位7位SSP系统堆栈指针16位ST0_55ST3_55状态寄存器0316位T0T3暂时寄存器16位TRN0TRN1变换寄存器0和116位XAR0XAR7扩展辅助寄存器0723位XCDP扩展系数数据指针23位XDP扩展数据页寄存器23位XSP扩展数据堆栈指针23位XSSP扩展系统堆栈指针23位表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器1）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器2）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器

44、3）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器4）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器5）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器6）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器7）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器8）表表2-9 存储器映射寄存器存储器映射寄存器9）2.4.2 累加器累加器AC0AC3）lC55x的CPU包括4个40位的累加器AC0、AC1、AC2、AC3lAC0、AC1、AC2、AC3等价。任何一条使用一个累加器的指令，都可以通过编程来使用4个累加器中的任何一个l在C54x兼容模式C54CM=1下，累加器AC0、AC1分别对应于C54x里的累加器A、

45、B l 每个累加器分为低字ACxL）、高字ACxH）和8个保护位ACxG）,用户可以使用访问存储器映射寄存器的寻址方式，分别访问这3部分 AC0GAC0LAC0HAC1GAC1LAC1HAC2GAC2LAC2HAC3GAC3LAC3HAC0AC1AC2AC3393231161502.4.3 变换寄存器变换寄存器TRN0、TRN1lC55x有2个变换寄存器TRN0、TRN1l用途：在比较-选择-极值指令里使用l比较两个累加器的高段字和低段字后，执行选择两个16位极值的指令，以更新TRN0和TRN1。比较累加器的高段字后更新TRN0，比较累加器的低段字后更新TRN1l在比较完两个累加器的全部40位

46、后，执行选择一个40位极值的指令，以更新被选中的变换寄存器TRN0或TRN1）2.4.4 T寄存器寄存器T0-T3）l用途l存放乘法、乘加以及乘减运算里的一个乘数l存放D单元里加法、减法和装入运算的移位数l用交换指令交换辅助寄存器AR0-AR7和T寄存器中的内容时，跟踪多个指针值l在D单元ALU里作双16位运算时，存放Viterbi蝶形的变换尺度l CPU包括包括4个个16位通用位通用T寄寄存器：存器：T0、T1、T2、T32.4.5 用作数据地址空间和用作数据地址空间和I/O空间的寄存器空间的寄存器 表2-10 用作数据地址空间和I/O空间的寄存器1.辅助寄存器辅助寄存器XAR0XAR7/A

47、R0AR7）低字的作用：低字的作用：用于用于ARAR间接寻址模式，间接寻址模式，以及双以及双ARAR间接寻址模式。间接寻址模式。提供提供7 7位数据页内的位数据页内的1616位偏移量形成一个位偏移量形成一个2323位地位地址）址）;存放位地址存放位地址;作为通用寄存器或计数作为通用寄存器或计数器。器。高高7 7位用于指定要访问数据位用于指定要访问数据空间的数据页空间的数据页访问属性：访问属性：XARn只能用专用指令访问；只能用专用指令访问；ARn可用专用指令访问，也可可用专用指令访问，也可以作为存储器映射寄存器访问；以作为存储器映射寄存器访问；ARnH不能单独访问，必须通不能单独访问，必须通过

48、访问过访问XARn来访问来访问ARnHlCPU在存储器中映射了一个系数数据指针在存储器中映射了一个系数数据指针CDP和和一个相关的扩展寄存器一个相关的扩展寄存器CDPH）：）：2.系数数据指针系数数据指针XCDP/CDP）lCPU可以连接这个寄存器形成一个扩展系数数据指针可以连接这个寄存器形成一个扩展系数数据指针XCDP）l高高7位位CDPH用于指定要访问数据空间的数据页用于指定要访问数据空间的数据页l低字低字CDP用来作为用来作为16位偏移量与位偏移量与7位数据页形成一位数据页形成一个个23位地址位地址 lXCDP或CDP用在CDP间接寻址方式和系数间接寻址方式中，CDP可用于任何指令中访问

49、一个单数据空间值，在双MAC指令中，它还可以独立地提供第三个操作数。表表2-12 XCDP的访问属性的访问属性 3.循环缓冲区首地址寄存器循环缓冲区首地址寄存器lCPU有5个16位的循环缓冲区首地址寄存器：lBSA01，BSA23，BSA45，BSA67，BSACl作用：定义循环的首地址l每个循环缓冲区首地址寄存器与一个或两个特殊的指针相关联4.循环缓冲区大小寄存器循环缓冲区大小寄存器l三个16位的循环缓冲区大小寄存器BK03，BK47，BKC）l 用途：指定循环缓冲区大小最大为65535）l每个循环缓冲区大小寄存器与一个或四个特殊的指针相关联5.数据页寄存器数据页寄存器XDP/DP）lCPU

50、在存储器中映射了一个数据页寄存器在存储器中映射了一个数据页寄存器DP和一和一个相关的扩展寄存器个相关的扩展寄存器DPH）lCPU连接这两个寄存器形成一个扩展数据页寄存器连接这两个寄存器形成一个扩展数据页寄存器XDP）lDPH指定要访问数据空间的指定要访问数据空间的7位数据页位数据页l低字低字DP用来代表一个用来代表一个16位偏移地址位偏移地址l用途：l在基于DP的直接寻址方式中，XDP指定23位地址l在k16绝对寻址方式中，DPH与一个16位的立即数连接形成23位地址表表2-15 XDP寄存器的访问属性寄存器的访问属性6.外设数据页指针外设数据页指针PDP）l对于对于PDP直接寻址方式，直接寻

51、址方式，9位的外设数据页指针位的外设数据页指针PDP选择选择64K字字I/O空间中的一个空间中的一个128字页面字页面7.堆栈指针堆栈指针XSP/SP，XSSP/SSP）l有关堆栈指针有关堆栈指针l数据堆栈指针数据堆栈指针SP）l系统堆栈指针系统堆栈指针SSP）l相关扩展寄存器相关扩展寄存器SPH）l当访问数据堆栈时，CPU连接SPH和SP形成一个扩展的堆栈指针XSP），指向最后压入数据堆栈的数据lSPH代表7位数据页lSP指向页中某个具体地址l当访问系统堆栈时，CPU连接SPH和SSP形成一个扩展的堆栈指针XSSP），指向最后压入系统堆栈的数据表表2-16 堆栈指针的访问属性堆栈指针的访问属

52、性2.4.6 程序流寄存器程序流寄存器PC、RETA、CFCT）l程序流寄存器3个）寄存器描 述PC24位的程序计数器。存放I单元里解码的16字节代码的地址.当CPU执行中断或调用子程序时，当前的PC值（返回地址）存起来，然后把新的地址装入PC。当CPU从中断服务或子程序返回时，返回地址重新装入PCRETA返回地址寄存器。如果所选择的堆栈配置使用快速返回，则在执行子程序时，RETA就作为返回地址的暂存器。RETA和CFCT一起，高效执行多层嵌套的子程序。可用专门的32位装入和存储指令，成对地读写RETA和CFCTCFCT控制流关系寄存器。CPU保存有激活的循环记录（循环的前后关系）。如果选择的

53、堆栈配置使用快速返回，则在执行子程序时，CFCT就作为8位循环关系的暂存器。RETA和CFCT一起，高效执行多层嵌套的子程序。可用专门的32位 装入和存储指令，成对地读写RETA和CFCT lCFCT寄存器l CPU由内部位按照一定规则来存放循环的前后关系，即子程序里循环的状态激活和未激活）l当CPU执行中断或调用子程序时，循环关系位就存放在CFCT里l当CPU从中断或调用子程序返回时，循环关系位就从CFCT恢复表表2-18 CFCT各位的含义各位的含义2.4.7 中断管理寄存器中断管理寄存器表表2-19 中断管理寄存器中断管理寄存器 中断向量指针中断向量指针IVPD，IVPH）lDSP中断向

54、量指针IVPD）l主机中断向量指针IVPH）16位，指向位，指向256字节的程序字节的程序空间中的中断向量表空间中的中断向量表IV0IV15和和IV24IV31），这些中断向量供），这些中断向量供DSP专用专用16位，指向位，指向256字节的程序字节的程序空间中的中断向量表空间中的中断向量表IV16 IV23），这些中），这些中断向量供断向量供DSP和主机共享使和主机共享使用用 阐明：阐明：如果如果IVPD和和IVPH的值相同，所有中断向量可能占有相的值相同，所有中断向量可能占有相同的同的256字节大小的程序空间；字节大小的程序空间；DSP硬件复位时，硬件复位时，IVPD和和IVPH都被装入到

55、都被装入到FFFFH地地址处；址处；IVPD和和IVPH均不受软复位的影响均不受软复位的影响 表表2-20 中断向量地址中断向量地址 在修改在修改IVP之前应确保：之前应确保：INTM=1，即所有可屏蔽中断不能响应。，即所有可屏蔽中断不能响应。每个硬件不可屏蔽中断对于原来的每个硬件不可屏蔽中断对于原来的IVPD和修改后和修改后的的IVPD都有一个中断向量和中断服务程序。都有一个中断向量和中断服务程序。由由1616位的中断向量指针加上一个位的中断向量指针加上一个5 5位的中断编号后左移位的中断编号后左移3 3位组成一个位组成一个2424位的中断地址。位的中断地址。2.中断标志寄存器中断标志寄存器

56、IFR0，IFR1）表表2-21 中断标志寄存器中断标志寄存器IFR1表表2-22 中断标志寄存器中断标志寄存器IFR0l16位的中断标志寄存器IFR0和IFR1包括所有可屏蔽中断的标志位l当一个可屏蔽中断向CPU提出申请时，IFR中相应的标志位置1，等待CPU应答中断l可以通过读IFR标志已发送申请的中断，或写1到IFR相应的位撤销中断申请，即写入1清相应位为0l中断被响应后将相应位清0，器件复位将所有位清03.中断使能寄存器中断使能寄存器IER0，IER1）表表2-23 中断使能寄存器中断使能寄存器IER1表表2-24 中断使能寄存器中断使能寄存器IER0 l通过设置IER0、IER1的位

57、为l 1，打开相应的可屏蔽中断l 0，关闭相应的可屏蔽l上电复位时，将所有IER位清0。lER0、IER1不受软件复位指令和DSP热复位的影响，在全局可屏蔽中断使能INTM=1之前应初始化它们。4.调试中断使能寄存器调试中断使能寄存器DBIER0，DBIER1）l仅当CPU工作在 实时 仿真模式 调试 暂停 时，这两个16位的调试中断使能寄存器才会使用l如果CPU工作在实时方式下，DBIER0、DBIER1将被忽略2.4.8 循环控制寄存器循环控制寄存器l单循环指令可以重复执行一个单周期指令或并行执行两个单周期指令，重复次数N被装在RPTC中，指令将被重复执行N+1次。l在一些无条件单指令循环

58、操作中，可以使用CSR设置重复次数。1.1.单指令循环控制寄存器单指令循环控制寄存器RPTCRPTC，CSRCSR）2.块循环寄存器块循环寄存器BRC0，BRC1，BRS1，RSA0，RSA1，REA0，REA1）l块循环指令可以实现2级嵌套，一个块循环1级嵌套在另一个块循环0级内部l当C54CM=0，即工作在C55x方式下，才实现2级嵌套l当无循环嵌套时，CPU使用0级寄存器l当出现循环嵌套时，CPU对于1级嵌套使用1级寄存器l当C54CM=1，即工作在C54x方式下l只能使用0级寄存器，通过借助块重复标志寄存器BRAF完成嵌套表表2-25 块循环寄存器块循环寄存器2.4.9 状态寄存器状态

59、寄存器ST0_55 ST0_55以及以及ST1_55和和ST3_55有有两个访问地址。两个访问地址。所有位都可以由第一个地址访问，而所有位都可以由第一个地址访问，而在另一个地址保护地址里，加黑部分在另一个地址保护地址里，加黑部分不能修改；不能修改；保护地址是为了支持把保护地址是为了支持把C54x的代码的代码写入写入ST0、ST1和和PMST累加器溢出标志累加器溢出标志ACOV0，ACOV1，ACOV2，ACOV3）l当累加器当累加器AC0、AC1、AC2或或AC3有数据溢出时有数据溢出时,相应的相应的ACOV0、ACOV1、ACOV2或或ACOV3被置被置1，直到发生以，直到发生以下任一事件：

60、下任一事件：l复位复位lCPU执行条件跳转、调用、前往，或执行一条测试执行条件跳转、调用、前往，或执行一条测试ACOVx状态的指令状态的指令l被指令清被指令清0l溢出方式受溢出方式受M40位的影响位的影响l当当M40=0时，溢出检测在第时，溢出检测在第31位，与位，与C54x兼容兼容l当当M40=1时，溢出检测在第时，溢出检测在第39位位2.进位位进位位CARRY）l进位进位/借位的检测取决于借位的检测取决于M40位位l当当M40=0时，由第时，由第31位检测进位位检测进位/借位借位l当当M40=1时，由第时，由第39位检测进位位检测进位/借位借位l当当D单元单元ALU做加法运算时，若产生进位

61、，则置位做加法运算时，若产生进位，则置位CARRY；如果不产生进位时，则将如果不产生进位时，则将CARRY清清0l例外：使用以下语句将例外：使用以下语句将Smem移动移动16位），有进位时置位），有进位时置位位CARRY，无进位时不清，无进位时不清0。lADD Smem#16,ACx,ACyl当当D单元单元ALU做减法运算时做减法运算时l若产生借位，将若产生借位，将CARRY清清0。l如果不产生借位，则置位如果不产生借位，则置位CARRY。l 例外：使用以下语句将例外：使用以下语句将Smem移动移动16位），有借位时位），有借位时 CARRY 清清0，无借位时，无借位时CARRY不变。不变。l

62、SUB Smem#16,ACx,ACylCARRY位可以被逻辑移位指令修改。对带符号移位指令位可以被逻辑移位指令修改。对带符号移位指令和循环移位指令，可以选择和循环移位指令，可以选择CARRY位是否需要修改位是否需要修改l目的寄存器是累加器时，用以下指令修改目的寄存器是累加器时，用以下指令修改CARRY位，位，以指示计算结果以指示计算结果lMIN src,dstlMAX src,dstlABSsrc,dstlNEGsrc,dstl可以通过下面两条指令对可以通过下面两条指令对CARRY清零和置位：清零和置位：lBCLR CARRY ;清零清零lBSET CARRY ;置位置位3.DP位域位域lD

63、P位域位域l占据占据ST0_55的第的第80位位l提供与提供与C54x兼容的数据页指针兼容的数据页指针lC55x有一个独立的数据页指针有一个独立的数据页指针DPlDP157的任何变化都会反映在的任何变化都会反映在ST0_55的的DP位域位域上。上。l基于基于DP的直接寻址方式，的直接寻址方式，C55x使用完整的数据页指针使用完整的数据页指针DP150），因此不需要使用），因此不需要使用ST0_55的的DP位域。位域。l如果想装入如果想装入ST0_55，但不想改变，但不想改变DP位域的值，可以用位域的值，可以用OR或或AND指令。指令。所有能影响一个测试所有能影响一个测试/控制位的指令，都可以选

64、控制位的指令，都可以选择影响择影响TC1还是还是TC2TCx或关于或关于TCx的布尔表达式，都可以在任何条的布尔表达式，都可以在任何条件指令里用作触发器件指令里用作触发器可以通过下面指令对可以通过下面指令对TCx置位和清零：置位和清零：BCLR TC1 ;TC1清零清零BSETTC1 ;TC1置位置位BCLR TC2 ;TC2清零清零BSET TC2 ;TC2置位置位4.测试测试/控制位控制位TC1，TC2）测试/控制位用于保存一些特殊指令的测试结果，使用要点如下：2.4.10 状态寄存器状态寄存器ST1_55l如果如果C54CM=0lC55x忽略忽略ASM，C55x移位指令在暂存寄存移位指令

65、在暂存寄存T0T3里指定累加器的移位值，或者直接在指令里用常数指定里指定累加器的移位值，或者直接在指令里用常数指定移位值。移位值。l如果如果C54CM=1l C55x以兼容方式运行以兼容方式运行C54x代码，代码，ASM用于给出某些用于给出某些C54x移位指令的移位值，移位范围移位指令的移位值，移位范围-1615。1.ASM位位l如果如果C54CM=0，C55x不使用不使用BRAF。l如果如果C54CM=1，C55x以兼容方式运行以兼容方式运行C54x代码，代码，BRAF用于指定或控制一个块循环操作的状态。用于指定或控制一个块循环操作的状态。l在由调用、中断或返回引起的代码切换过程中，都要保在

66、由调用、中断或返回引起的代码切换过程中，都要保存和恢复存和恢复BRAF的值。的值。l当执行远程跳转当执行远程跳转FB或远程调用或远程调用FCALL指令时，指令时，BRAF自动清零。自动清零。2.BRAF位位l如果如果C54CM=0，C55x忽略忽略C16l 指令本身决定是用单指令本身决定是用单32位操作还是双位操作还是双16位操作。位操作。l如果如果C54CM=1，C55x以兼容方式运行以兼容方式运行C54x代码，代码，C16会会影响某些指令的执行。影响某些指令的执行。l当当C16=0时，关闭双时，关闭双16位模式，位模式，D单元单元ALU执行一条指令执行一条指令是以单是以单32位操作双精度运算方式位操作双精度运算方式l当当C16=1时，打开双时，打开双16位模式，位模式，D单元单元ALU执行一条指令执行一条指令是以两个并行的是以两个并行的16位操作双位操作双16位运算方式位运算方式3.C16位位l如果如果C54CM0，C55x CPU不支持不支持C54x代码代码l如果如果C54CM1，C55x的的CPU支持支持C54x编写的代码编写的代码l在使用在使用C54x代码时就必须置位该模式，