DSP原理与应第二章.ppt

1、DSP原理与应第二章2.1 C54x的基本结构的基本结构 2.2 C54x的内部总线结构的内部总线结构 2.3 C54x的中央处理器的中央处理器 2.4 C54x的存储空间结构的存储空间结构 TMS320320C5454x（简称（简称C5454x）是）是TI公司为实公司为实现低功耗、高速实时信号处理而专门设计的现低功耗、高速实时信号处理而专门设计的1616位定位定点数字信号处理器，采用改进的哈佛结构，具有高点数字信号处理器，采用改进的哈佛结构，具有高度的操作灵活性和运行速度，适应于远程通信等实度的操作灵活性和运行速度，适应于远程通信等实时嵌入式应用的需要，现已广泛地应用于无线电通时嵌入式应用的

2、需要，现已广泛地应用于无线电通信系统中。信系统中。1.1.C54xC54x的主要优点的主要优点 围绕围绕1 1组程序总线、组程序总线、3 3组数据总线和组数据总线和4 4组地址总组地址总线而建立的改进哈佛结构，提高了系统的多功能性和线而建立的改进哈佛结构，提高了系统的多功能性和操作的灵活性。操作的灵活性。具有高度并行性和专用硬件逻辑的具有高度并行性和专用硬件逻辑的CPUCPU设计，设计，提高了芯片的性能。提高了芯片的性能。具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统,更适应于快速算法的实现和高级语言编程的优化。更适应于快速算法的实现和高级语言编程的优化。1.1.

3、C54xC54x的主要优点的主要优点 模块化结构设计，使派生器件得到了更快的模块化结构设计，使派生器件得到了更快的发展。发展。采用先进的采用先进的ICIC集成电路集成电路制造工艺，降低了芯制造工艺，降低了芯片的功耗片的功耗,提高了芯片的性能。提高了芯片的性能。采用先进的静态设计技术，进一步降低了功采用先进的静态设计技术，进一步降低了功耗，使芯片具有更强的应用能力。耗，使芯片具有更强的应用能力。2.2.C54xC54x的内部结构的内部结构TMS320C54x的组成的组成 2.2.C54xC54x的内部结构的内部结构TMS320C54x的硬件结构图的硬件结构图 PAGEN DAGENPAGEN D

4、AGEN 特殊功能特殊功能 寄存器寄存器系统控制系统控制程序地址生成器程序地址生成器数据地址生成器数据地址生成器 CPUCPU乘法乘法累加器累加器算术算术/逻辑逻辑运算单元运算单元桶桶 形形移位器移位器比较器比较器外部外部存储器存储器接口接口外部外部设备设备接口接口程序存储器程序存储器数据存储器数据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系统系统控制控制接口接口PABPABPBPBCABCABCBCBDABDABDBDBEABEABEBEB3.3.各部分的功能各部分的功能 中央处理器中央处理器CPU 采用了流水线指令执行结构和相应的并行处理采用了流水线指令执行结构和相应的

5、并行处理结构，可在一个周期内对数据进行高速的算术运算结构，可在一个周期内对数据进行高速的算术运算和逻辑运算。和逻辑运算。内部总线结构内部总线结构由一组程序总线、三组数据总线和四组地址总由一组程序总线、三组数据总线和四组地址总线组成，可在一个指令周期内产生两个数据存储地线组成，可在一个指令周期内产生两个数据存储地址，实现流水线并行数据处理。址，实现流水线并行数据处理。3.3.各部分的功能各部分的功能 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 共有共有26个特殊功能寄存器，位于具有特殊功能个特殊功能寄存器，位于具有特殊功能的的RAM区。主要用来对片内各功能模块进行管理、区。主要用来对片内各功能模块进行管理、控

6、制、监视。控制、监视。数据存储器数据存储器RAM 片内数据存储器片内数据存储器双寻址双寻址数据寄存器数据寄存器DARAM(单指令周期内二次操作单指令周期内二次操作)单单寻址寻址数据寄存器数据寄存器SARAM(单指令周期内一次操作单指令周期内一次操作)3.3.各部分的功能各部分的功能 程序存储器程序存储器ROM 可由可由ROM和和RAM配置而成，即程序空间可以配置而成，即程序空间可以定义在定义在ROM上，也可以定义在上，也可以定义在RAM中。中。当需要高速运行的程序时，可将片外当需要高速运行的程序时，可将片外ROM中的中的程序调入到片内程序调入到片内RAM中，以提高程序的运行速度，中，以提高程序

7、的运行速度，降低对外部降低对外部ROM的速度要求，增强系统的整体抗的速度要求，增强系统的整体抗干扰性能。干扰性能。3.3.各部分的功能各部分的功能 I/O口口 BIO：主要用来监测外部设备的工作状态；：主要用来监测外部设备的工作状态；XF：用来给外部设备发送信号。：用来给外部设备发送信号。C54x芯片还配有主机接口（芯片还配有主机接口（HPI）、同步串行）、同步串行口和口和64K字字I/O空间。空间。HPI和串行口可以通过设置，用作通用和串行口可以通过设置，用作通用I/O。64K字的字的I/O空间可通过外加缓冲器或锁存电路，空间可通过外加缓冲器或锁存电路，配合外部配合外部I/O读写控制时序构成

8、片外外设的控制电路。读写控制时序构成片外外设的控制电路。C54x共有两个通用共有两个通用I/O引脚（引脚（BIO和和XF）。）。3.3.各部分的功能各部分的功能 串行口串行口 不同型号的不同型号的C54x芯片，所配置的串行口功能不芯片，所配置的串行口功能不同。可分为同。可分为4种：种：单通道同步串行口单通道同步串行口SP 带缓冲器单通道同步串行口带缓冲器单通道同步串行口BSP 并行带缓冲器多通道同步串行口并行带缓冲器多通道同步串行口McBSP 时分多通道带缓冲器串行口时分多通道带缓冲器串行口TMD3.3.各部分的功能各部分的功能 主机接口主机接口HPI HPI是一个与主机通信的并行接口，主要用

9、于是一个与主机通信的并行接口，主要用于DSP与其它总线或与其它总线或CPU进行通信。信息可通过进行通信。信息可通过C54x的片内存储器与主机进行数据交换。的片内存储器与主机进行数据交换。不同型号的器件配置不同不同型号的器件配置不同HPI口，可分为：口，可分为：8位标准位标准HPI接口接口 8位增强型位增强型HPI接口接口 16位增强型位增强型HPI接口接口3.3.各部分的功能各部分的功能 定时器定时器 定时器是一个软件可编程的计数器，用来产生定定时器是一个软件可编程的计数器，用来产生定时中断。时中断。可通过设置特定的状态来控制定时器的停止、恢可通过设置特定的状态来控制定时器的停止、恢复、复位和

10、禁止。复、复位和禁止。中断系统中断系统 C54x的中断系统具有硬件中断和软件中断。的中断系统具有硬件中断和软件中断。硬件中断：硬件中断：软件中断软件中断：由外围设备信号引起的中断。由外围设备信号引起的中断。分为：分为：片外外设引起的硬件中断片外外设引起的硬件中断；片内外设引起的硬件中断片内外设引起的硬件中断。由程序指令所引起的中断。由程序指令所引起的中断。SINT15SINT0。包括所有的软件中断和两个外部包括所有的软件中断和两个外部 中断管理优先级中断管理优先级 11111616个固定级。个固定级。硬件中断硬件中断RS、NMI。TMS320C54x的结构是以的结构是以8 8组组1616位总线

11、为核心，位总线为核心，形成了支持高速指令执行的硬件基础。形成了支持高速指令执行的硬件基础。总线结构总线结构 1 1组程序总线组程序总线PB3 3组数据总线组数据总线CB、DB、EB4 4组地址总线组地址总线PAB、CAB、DAB、EAB1程序总线程序总线PB 主要用来传送取自程序存储器的指令代码和立即主要用来传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。操作数。PB总线既可以将程序空间的操作数据总线既可以将程序空间的操作数据(如系数表如系数表)送至数据空间的目标地址中，以实现数据移动，也可送至数据空间的目标地址中，以实现数据移动，也可以将程序空间的操作数据传送乘法器和加法器中，以以将程序空间的操作

12、数据传送乘法器和加法器中，以便执行乘法便执行乘法-累加操作。累加操作。2 2数据总线数据总线CB、DB和和EB 3条数据总线分别与不同功能的内部单元相连接。条数据总线分别与不同功能的内部单元相连接。如：如：CPU、程序地址、程序地址产生逻辑产生逻辑PAGEN、数据地址、数据地址产生逻产生逻辑辑 DAGEN、片内外设和数据存储器等。、片内外设和数据存储器等。CB和和DB用来传送从数据存储器读出的数据；用来传送从数据存储器读出的数据；EB用来传送写入存储器的数据。用来传送写入存储器的数据。数据地址产生器数据地址产生器DAGEN 程序地址产生器程序地址产生器PAGEN3 3地址总线地址总线PAB、C

13、AB、DAB和和EAB用来提供执行指令所需的地址。用来提供执行指令所需的地址。4 4各总线连接设备各总线连接设备PB:当用于程序指向的操作数传输时输出至乘法当用于程序指向的操作数传输时输出至乘法-累加器当进行程序命令读取时传输累加器当进行程序命令读取时传输至控制系统接口至控制系统接口PAB:与程序地址产生器相连，接收程序地址信息与程序地址产生器相连，接收程序地址信息CB:专用于片内数据存储器的数据传输，把数据输出至乘法专用于片内数据存储器的数据传输，把数据输出至乘法-累加器、算术逻辑运算累加器、算术逻辑运算单元以及桶型移位单元单元以及桶型移位单元CAB:与数据地址产生器相连，接收数据地址信息与

14、数据地址产生器相连，接收数据地址信息DB:除与除与CB传输相同内容外，同时还负责向存储器写入地址信息，而外接存储器的传输相同内容外，同时还负责向存储器写入地址信息，而外接存储器的数据信息也通过它进行读取。数据信息也通过它进行读取。DAB:当参与片内数据传输时，功能与当参与片内数据传输时，功能与CAB一致；当参与外设数据传输时则向地址一致；当参与外设数据传输时则向地址产生器输入读入信息的地址信息。产生器输入读入信息的地址信息。EB:负责向存储器和地址产生器写入信息包括程序指令和数据内容及地址负责向存储器和地址产生器写入信息包括程序指令和数据内容及地址EAB:当写入片内，则接受数据地址产生器的信息

15、，当向外部写入，则向地址产生当写入片内，则接受数据地址产生器的信息，当向外部写入，则向地址产生器输送写入的地址信息器输送写入的地址信息C54xC54x读读/写操作占用总线情写操作占用总线情况况读读/写方式写方式地址总线地址总线程序总线程序总线数据总线数据总线PABCABDABEABPBCBDBEB程序读程序读 程序写程序写 单数据读单数据读 双数据读双数据读 32位长数据读位长数据读(hw)(lw)(hw)(lw)单数据写单数据写 数据读数据读/数据写数据写 双双/单数据读单数据读 外设读外设读 外设写外设写 C54xC54x读读/写操作占用总线情况写操作占用总线情况CPU是是DSP器件的核心

16、部件，它的性能直接关系器件的核心部件，它的性能直接关系到到DSP器件的性能。器件的性能。C54x的的CPU采用了流水线指令执行结构和相应采用了流水线指令执行结构和相应的并行结构设计，使其能在一个指令周期内，高速地的并行结构设计，使其能在一个指令周期内，高速地完成多项算术运算。完成多项算术运算。CPU包括下列基本部件：包括下列基本部件：40 40位算术逻辑位算术逻辑运算运算单元单元ALU；2 2个个4040位的累加器位的累加器A和和B；支持支持-16-163131位移位范围的桶形移位寄存器；位移位范围的桶形移位寄存器；能能完成乘法完成乘法-加法运算的乘法累加器加法运算的乘法累加器MAC；16 1

17、6位暂存寄存器位暂存寄存器T；1616位转移寄存器位转移寄存器TRN；比较、选择、存储单元比较、选择、存储单元CSSU；指数译码器；指数译码器；CPU状态和控制寄存器。状态和控制寄存器。C54x使用使用40位的算术逻辑运算单元和位的算术逻辑运算单元和2个个40位位累加器，可完成宽范围的算术逻辑运算。累加器，可完成宽范围的算术逻辑运算。C54x的大多数算术逻辑运算指令都是单周期的大多数算术逻辑运算指令都是单周期指令，其运算结果通常自动送入目的累加器指令，其运算结果通常自动送入目的累加器A或或B。但在执行存储器到存储器的算术逻辑运算指令时但在执行存储器到存储器的算术逻辑运算指令时（如（如ADDM、

18、ANDM、ORM和和XORM），其运算结），其运算结果则存入指令指定的目的存储器。果则存入指令指定的目的存储器。ALU的功能框图的功能框图 MAC输出输出SXMSXMOVMC16CZA/ZBTCXYAMUBBACTDSOVA/OVB桶形移位桶形移位器输出器输出1ALU的输入和输出的输入和输出根据输入源的不同，根据输入源的不同，ALU采用不同的输入方式。采用不同的输入方式。(1)ALU的的X输入源输入源 来自桶形移位寄存器输出的操作数来自桶形移位寄存器输出的操作数；来自数据总线来自数据总线DB中的操作数中的操作数。(2)ALU的的Y输入源输入源 来自累加器来自累加器A中的数据；中的数据；来自累加

19、器来自累加器B中的数据；中的数据；来自数据总线来自数据总线CB中的操作数中的操作数；来自来自T寄存器中的操作数。寄存器中的操作数。(3)ALU输入数据的预处理输入数据的预处理 当当16位数据存储器操作数通过数据总线位数据存储器操作数通过数据总线DB或或CB输入时，输入时，ALU将采用两种方式对操作数进行预处理。将采用两种方式对操作数进行预处理。若数据存储器若数据存储器的的1616位位操作数在低操作数在低1616位时，则位时，则 当当SXM=0时，高时，高24位位(3916位位)用用0填充；填充；当当SXM=1时，高时，高24位位(3916位位)扩展为符号扩展为符号位位。若数据存储器若数据存储器

20、的的1616位位操作数在高操作数在高1616位时，则位时，则 当当SXM=0时，时，3932位和位和150位用位用0填充；填充；当当SXM=1时，时，3932位扩展为符号位扩展为符号位位，150位位置置0。(4)ALU的输出的输出 ALU的输出为的输出为40位运算结果，通常被送至累加器位运算结果，通常被送至累加器A或或B。2溢出处理溢出处理 ALU的饱和逻辑可以对运算结果进行溢出处理。的饱和逻辑可以对运算结果进行溢出处理。当发生溢出时，将运算结果调整为最大正数（正向当发生溢出时，将运算结果调整为最大正数（正向溢出）或最小负数（负向溢出）。溢出）或最小负数（负向溢出）。若若OVM=0，则对，则对

21、ALU的运算结果不作任何的运算结果不作任何调整，直接送入累加器；调整，直接送入累加器；若若OVM=1 1，则对，则对ALU的运行结果进行调整。的运行结果进行调整。当正向溢出时，将当正向溢出时，将3232位最大正数位最大正数0000 7 7FFFFFFFH装入累加器；装入累加器；当负向溢出时，将当负向溢出时，将3232位最小负数位最小负数FF 8000000080000000H装入累加器。装入累加器。状态寄存器状态寄存器ST0中与目标累加器相关的溢出标中与目标累加器相关的溢出标志志OVA或或OVB被置被置1。3进位位进位位C ALU有一个与运算结果有关的进位位有一个与运算结果有关的进位位C，位于

22、，位于ST0的的11位。进位位位。进位位C受大多数受大多数ALU操作指令的影响，操作指令的影响，包括算术操作、循环操作和移位操作。包括算术操作、循环操作和移位操作。进位位进位位C的功能：的功能：用来指明是否有进位发生；用来指明是否有进位发生；用来支持扩展精度的算术运算；用来支持扩展精度的算术运算；可作为分支、调用、返回和条件操作的执行可作为分支、调用、返回和条件操作的执行 条件条件。进位位进位位C不受装载累加器操作、逻辑操作、不受装载累加器操作、逻辑操作、非算术运算和控制指令的影响；非算术运算和控制指令的影响；可通过寄存器操作指令可通过寄存器操作指令RSBX和和SSBX对对 其进行置位和复位。

23、其进行置位和复位。4双双16位算术运算位算术运算 若要将若要将ST1中的中的C16置位，则置位，则ALU进行双进行双16位算位算术运算，即在一个机器周期内完成两个术运算，即在一个机器周期内完成两个16位数的算位数的算术运算，进行两次术运算，进行两次16位加法或两次位加法或两次16位减法运算。位减法运算。5其他控制位其他控制位除除SXM、OVM、C、C16、OVA、OVB外，外，ALU还有两个控制位。还有两个控制位。TC测试测试/控制标志，位于控制标志，位于ST0的的12位；位；ZA/ZB累加器结果为累加器结果为0 0标志位。标志位。C54x芯片有两个独立的芯片有两个独立的40位累加器位累加器A

24、和和B，可，可以作为以作为ALU或或MAC的目标寄存器，存放运算结果，的目标寄存器，存放运算结果，也可以作为也可以作为ALU或或MAC的一个输入。的一个输入。在执行并行指令（在执行并行指令（LD|MAC）和一些特殊指令）和一些特殊指令（MIN和和MAX）时，两个累加器中的一个用于装载）时，两个累加器中的一个用于装载数据，而另一个用于完成运算。数据，而另一个用于完成运算。1.1.累加器结构累加器结构39 3231 1615 0累加器累加器AAGAHAL保护位保护位39 32高阶位高阶位31 16低阶位低阶位15 0累加器累加器BBGBHBL保护位保护位高阶位高阶位低阶位低阶位保护位：保护位：AG

25、、BG 3932，作为算术计算时的数据位余量，作为算术计算时的数据位余量，以防止迭代运算中的溢出以防止迭代运算中的溢出。高阶位：高阶位：AH、BH 3116；低阶位：低阶位：AL、BL 150。2.2.带移位的带移位的累加器存储操作累加器存储操作 使用使用STH、STL、STLM、SACCD等指令或并等指令或并行存储指令，可以把累加器中的内容保存到数据存行存储指令，可以把累加器中的内容保存到数据存储器中。储器中。使用使用STHSTH、SACCDSACCD和并行存储指令存储累加器内容和并行存储指令存储累加器内容先先将累加器内容移位，再将高将累加器内容移位，再将高16位存入存储器。位存入存储器。右

26、移存储：右移存储：AG(BG)右移右移AH(BH)，AH(BH)存入存储器；存入存储器；左移存儲：左移存儲：AL(BL)左移左移AH(BH)，AH(BH)存入存储器。存入存储器。使用使用STLSTL指令指令存储累加器内容存储累加器内容先先将累加器内容移位，再将低将累加器内容移位，再将低16位存入存储器。位存入存储器。右移存储，右移存储，AH(BH)右移右移AL(BL)，AL(BL)存入存储器；存入存储器；左移存储，用左移存储，用0 0左左移移AL(BL)，AL(BL)存入存储器。存入存储器。TMS320C54x的的40位桶形移位寄存器主要用于累位桶形移位寄存器主要用于累加器或数据区操作数的定标

27、。它能将输入数据进行加器或数据区操作数的定标。它能将输入数据进行031位的左移和位的左移和016位的右移。所移动的位数可由位的右移。所移动的位数可由ST1中的中的ASM或被指定的暂存器或被指定的暂存器T决定。决定。1.1.组成框图组成框图 多路选择器多路选择器MUXMUX 用来选择输入数据。用来选择输入数据。用于对输入数据进用于对输入数据进行符号位扩展。行符号位扩展。移位寄存器移位寄存器 用来对输入的数据用来对输入的数据进行定标和移位。进行定标和移位。写选择电路写选择电路 用来选择最高有效用来选择最高有效字和最低有效字。字和最低有效字。2 2桶形移位寄存器的输入桶形移位寄存器的输入 取自取自D

28、B数据总线的数据总线的1616位位 输入数据；输入数据；取自取自DB和和CB扩展数据总扩展数据总 线的线的3232位输入数据；位输入数据；3 3桶形移位寄存器的输出桶形移位寄存器的输出 输出至输出至ALUALU的一个输入端的一个输入端；经写经写MSW/LSW选择电路选择电路 输出至输出至EB总线。总线。4 4桶形移位寄存器的功能桶形移位寄存器的功能 主要主要用于格式化操作，为输入的数据定标用于格式化操作，为输入的数据定标。在在ALU运算之前，对输入数据进行数据定标；运算之前，对输入数据进行数据定标；对累加器进行算术或逻辑移位；对累加器进行算术或逻辑移位；对累加器进行归一化处理；对累加器进行归一

29、化处理；在累加器的内容存入数据存储器之前，对存储数在累加器的内容存入数据存储器之前，对存储数 据进行定标。据进行定标。5 5桶形移位寄存器的操作桶形移位寄存器的操作(1)(1)控制操作数的符号位扩展控制操作数的符号位扩展 根据根据SXM位控制操作数进行符号位的扩展。位控制操作数进行符号位的扩展。若操作数为有符号数，则若操作数为有符号数，则 当当SXM=1时，完成符号位扩展；时，完成符号位扩展；当当SXM=0时，禁止符号位扩展。时，禁止符号位扩展。若操作数为无符号数，则若操作数为无符号数，则不考虑不考虑SXM位，不执位，不执行符号位的扩展。行符号位的扩展。如：如：LDU、ADDS和和SUBS指令

30、，操作数为指令，操作数为无符号数，不进行符号位扩展。无符号数，不进行符号位扩展。(2)(2)控制操作数的移位控制操作数的移位 根据根据指令中的移位数指令中的移位数，控制操作数进行移位操，控制操作数进行移位操作作。移位数用二进制补码表示，正值时完成左移，移位数用二进制补码表示，正值时完成左移，负值时完成右移。负值时完成右移。移位数的形式：移位数的形式：5 5位位立即数，取值范围：立即数，取值范围：-16161515；ST1中的中的ASM位，取值范围：位，取值范围：-16161515；暂存器暂存器T中的低中的低6 6位数值，取值范围：位数值，取值范围：-16-163131。这种移位操作能使这种移位

31、操作能使CPUCPU完成数据的定标、位提取、完成数据的定标、位提取、扩展算术和溢出保护等操作。扩展算术和溢出保护等操作。(3)(3)控制操作数完成带测试位的移位控制操作数完成带测试位的移位 根据根据ROLTC指令，控制操作数完成带测试位的指令，控制操作数完成带测试位的循环左移循环左移。(4)(4)完成完成MSW和和LSW的写选择的写选择 MSW/LSW单元根据单元根据CSSU信号，选择移位后的信号，选择移位后的信号锁存，并输出至信号锁存，并输出至EB总线。总线。C54xC54x的乘法的乘法-累加单元累加单元MACMAC是由乘法器、加法器、是由乘法器、加法器、符号控制、小数控制、零检测器、舍入器

32、、饱和逻辑符号控制、小数控制、零检测器、舍入器、饱和逻辑和暂存器几部分组成。和暂存器几部分组成。MACMAC单元具有强大的乘法单元具有强大的乘法-累加运算功能，可在一累加运算功能，可在一个流水线周期内完成个流水线周期内完成1 1次乘法运算和次乘法运算和1 1次加法运算。在次加法运算。在数字滤波（数字滤波（FIRFIR和和IIRIIR滤波）以及自相关等运算中，使滤波）以及自相关等运算中，使用乘法用乘法-累加运算指令可以大大提高系统的运算速度。累加运算指令可以大大提高系统的运算速度。1.1.乘法器乘法器 MAC单元包含一个单元包含一个17 17位硬件乘法器，可完成有符号位硬件乘法器，可完成有符号数

33、和无符号数的乘法运算。数和无符号数的乘法运算。（1）乘法器的输入）乘法器的输入 XM输入：输入：YM输入：输入：取自数据总线取自数据总线DB的数据存储器操作数；的数据存储器操作数；来自暂存器来自暂存器T的操作数；的操作数；来自累加器来自累加器A的的3216位操作数位操作数 来自数据总线来自数据总线DB的数据存储器操作数；的数据存储器操作数；来自数据总线来自数据总线CB的数据存储器操作数；的数据存储器操作数；来自程序总线来自程序总线PB的程序存储器操作数；的程序存储器操作数；来自累加器来自累加器A的的3216位操作数。位操作数。（2）乘法器的输出）乘法器的输出 乘法器的输出经小数控制电路接至加法

34、器的乘法器的输出经小数控制电路接至加法器的XA输入端。输入端。（3）乘法器的操作）乘法器的操作 MAC单元的乘法器能进行有符号数、无符号数单元的乘法器能进行有符号数、无符号数以及有符号数与无符号数的乘法运算。以及有符号数与无符号数的乘法运算。若是两个有符号数相乘，则在进行乘法运算之前，先若是两个有符号数相乘，则在进行乘法运算之前，先对两个对两个1616位乘数进行符号位扩展，形成位乘数进行符号位扩展，形成1717位有符号数后再进行位有符号数后再进行相乘。相乘。扩展的方法：在每个乘数的最高位前增加一个符号位，其扩展的方法：在每个乘数的最高位前增加一个符号位，其值由乘数的最高位决定，即值由乘数的最高

35、位决定，即正数为正数为0 0，负数为，负数为1 1。若是两个无符号数相乘，则在两个若是两个无符号数相乘，则在两个16位乘数的最高位位乘数的最高位前面添加前面添加“0”，扩展为，扩展为17位乘数后再进行乘运算。位乘数后再进行乘运算。若是有符号数与无符号数相乘，则有符号数在最高位若是有符号数与无符号数相乘，则有符号数在最高位前添加前添加1 1个符号位，其值由最高位决定，而无符号数在最高位个符号位，其值由最高位决定，而无符号数在最高位前面添加前面添加“0 0”，然后两个操作数相乘。，然后两个操作数相乘。由于乘法器在进行两个由于乘法器在进行两个1616位二进制补码相乘时位二进制补码相乘时会产生两个符号

36、位，为提高运算精度，在状态寄存会产生两个符号位，为提高运算精度，在状态寄存器器ST1中设置了小数方式控制位中设置了小数方式控制位FRCT。当当FRCT=1时，乘时，乘法法结果左移一位，消去多余结果左移一位，消去多余的符号位，相应的定标值加的符号位，相应的定标值加1 1。2.2.专用加法器专用加法器在在MAC单元单元中，专用加法器用来完成乘积项的中，专用加法器用来完成乘积项的累加运算。累加运算。加法器加法器零检测器零检测器舍入器舍入器溢出溢出/饱和逻辑电路饱和逻辑电路用来对运算结果进行舍入处理，即将用来对运算结果进行舍入处理，即将目标累加器中的内容加上目标累加器中的内容加上2 21515，然后将

37、累加器的低，然后将累加器的低1616位清零。位清零。（1）加法器的输入）加法器的输入 XA输入：来自乘法器的输出。输入：来自乘法器的输出。YA输入：输入：来自累加器来自累加器A的操作数；的操作数；来自累加器来自累加器B的操作数。的操作数。（2）加法器的输出）加法器的输出 输出经零检测器、舍入器和溢出输出经零检测器、舍入器和溢出/饱和逻辑电路饱和逻辑电路后，将产生的状态标志送入状态寄存器，并将运算后，将产生的状态标志送入状态寄存器，并将运算结果送入累加器结果送入累加器A或或B。C54x的比较、选择和存储单元的比较、选择和存储单元（CSSU）是一是一个特殊用途的硬件电路，专门用来完成个特殊用途的硬

38、件电路，专门用来完成Viterbi算法算法中的加法中的加法/比较比较/选择选择（ACS）操作操作。CSSU单元主要完成累加器的高阶位与低阶位单元主要完成累加器的高阶位与低阶位之间最大值的比较，即选择累加器中较大的字，并之间最大值的比较，即选择累加器中较大的字，并存储在数据存储器中。存储在数据存储器中。比较电路比较电路COMP将累加器将累加器A或或B的高的高阶阶位与低阶位与低阶位进行比较；位进行比较；比较结果分别送入比较结果分别送入TRN和和TC中，记录比较结果中，记录比较结果以便程序调试以便程序调试 比较结果比较结果输出至输出至写选择电路，选择较大的数据；写选择电路，选择较大的数据；将选择的数

39、据通过总线将选择的数据通过总线EB存入指定的存储单元。存入指定的存储单元。指数编码器指数编码器是一个用于支持指数运算指令的专用是一个用于支持指数运算指令的专用硬件，可以在单周期内执行硬件，可以在单周期内执行EXP指令，求累加器中数指令，求累加器中数的指数值。的指数值。C54x提供三个提供三个16位寄存器来作为位寄存器来作为CPU状态和控状态和控制寄存器，它们分别为：制寄存器，它们分别为：ST0和和ST1主要包含各种工作条件和工作方式的主要包含各种工作条件和工作方式的状态；状态；PMST包含存储器的设置状态和其他控制信息。包含存储器的设置状态和其他控制信息。由于这些寄存器都是存储器映像寄存器，因

40、此由于这些寄存器都是存储器映像寄存器，因此可以很方便地对它们进行如下数据操作：可以很方便地对它们进行如下数据操作：1状态寄存器状态寄存器0（ST0）15 1312111098 0ST0：ARPTCCOVAOVBDP2状态寄存器状态寄存器1(ST1)1514131211109876540BRAF CPLXFHMINTM0OVM SXM C16 FRCT CMPTASMBRAFCPLXFHMINTM0OVM SXM C16 FRCT CMPT ASMBRAF CPLXFHMINTM0OVM SXM C16 FRCT CMPTASM 主要反映处理器的寻址要求、计算初始状态的主要反映处理器的寻址要求、

41、计算初始状态的设置、设置、I/O及中断的控制等。及中断的控制等。3工作方式状态寄存器工作方式状态寄存器PMSTSSTSMULCLKOFFDROMAVISOVLYMP/MCIPTR0123456157 主要设定和控制处理器的工作方式和存储器的配主要设定和控制处理器的工作方式和存储器的配置，反映处理器的工作状态。置，反映处理器的工作状态。IPTR：用来指示中断向量所驻留的用来指示中断向量所驻留的128字程序存储器的位置；字程序存储器的位置；MP/MC：用来确定是否允许使用片内程序存储器用来确定是否允许使用片内程序存储器ROM OVLY：用来决定片内双寻址数据用来决定片内双寻址数据RAM是否映射到程

42、序空间。是否映射到程序空间。AVIS：用来决定是否可以从器件地址引脚线看到内部程序空间用来决定是否可以从器件地址引脚线看到内部程序空间地址线；地址线；DROM：用来决定片内用来决定片内ROM是否可以映射到数据存储空间；是否可以映射到数据存储空间；CLKOFF：用来决定时钟输出引脚用来决定时钟输出引脚CLKOUT是否有信号输出；是否有信号输出；SMUL：用来决定乘法结果是否需要进行饱和处理；用来决定乘法结果是否需要进行饱和处理；SST：用来决定累加器中的数据在存储到存储器之前，是否需要用来决定累加器中的数据在存储到存储器之前，是否需要饱和处理。饱和处理。C54x共有共有192K字的存储空间，字的

43、存储空间，分成分成3个相互独个相互独立可选择的存储空间：立可选择的存储空间：用来存放要执行的指令和用来存放要执行的指令和指令执行指令执行中所需要的系中所需要的系数表数表(数学用表数学用表)；用来提供与外部存储器映射的接口，用来提供与外部存储器映射的接口，可以作为外部数据存储空间使用。可以作为外部数据存储空间使用。所有所有C54x芯片都含有片内芯片都含有片内RAM和和ROM。片内片内ROM：主要存放固化程序：主要存放固化程序和系数表和系数表。一般一般构成程序存储空间，也可以部分地映射在数据存储构成程序存储空间，也可以部分地映射在数据存储空间。空间。DARAM和和SARAM既可以既可以被映射到数据

44、存储空被映射到数据存储空间用来存储数据，也可以映射到程序空间用来存储间用来存储数据，也可以映射到程序空间用来存储程序代码。程序代码。片内存储器的优点：片内存储器的优点：不需要插入等待状态；不需要插入等待状态；与外部存储器相比，成本低；与外部存储器相比，成本低；比外部存储器功耗小。比外部存储器功耗小。C54x片内存储器资源配置片内存储器资源配置DSP存储器存储器C54C541 1C54C542 2C54C543 3C54C545 5C54C546 6C54C548 8C549C549C540C5402 2C541C5410 0C541C5416 6C542C5420 0ROM程程 序序程序程序/

45、数据数据DARAMSARAM28K20K8K5K02K2K010K02K2k010K048K32K16K6K048K32K16K6K02K2K08K24K16K16K08K24K4K4K4K16K0 16K16K08K56K 16K16K064K64K 00032K168K C54x所有内部和外部程序存储器及内部和外部所有内部和外部程序存储器及内部和外部数据存储器分别统一编址。数据存储器分别统一编址。内部内部RAM总是映射到数据存储空间，但也可映总是映射到数据存储空间，但也可映射到程序存储空间。射到程序存储空间。ROM可以灵活地映射到程序存储空间，同时也可以灵活地映射到程序存储空间，同时也可以

46、部分地映射到数据存储空间。可以部分地映射到数据存储空间。存储空间的任何一种存储器都可以驻留在片内存储空间的任何一种存储器都可以驻留在片内或片外。或片外。TMS320VC5402存储器配置结构存储器配置结构 中断矢量表中断矢量表(内部存储器内部存储器)FF80HFF80HFFFFHFFFFH保留保留FF00HFF00HFF7FHFF7FH内部内部ROMROMF000HF000HFEFFHFEFFH外部存储器外部存储器4000H4000HEFFFHEFFFHOVLY=1OVLY=1 内部内部DARAMDARAMOVLY=0OVLY=0 外部存储器外部存储器0080H0080H3FFFH3FFFHO

47、VLY=1OVLY=1 保留保留 (0页页)OVLY=0OVLY=0 外部存储器外部存储器0000H0000H007FH007FH程序存储空间程序存储空间地址地址中断矢量表中断矢量表(外部存储器外部存储器)FF80HFF80HFFFFHFFFFHFF7FHFF7FHROMROM外部存储器外部存储器4000H4000HOVLY=1OVLY=1 内部内部DARAMDARAMOVLY=0OVLY=0 外部存储器外部存储器0080H0080H3FFFH3FFFHOVLY=1OVLY=1 保留保留 (0页页)OVLY=0OVLY=0 外部存储器外部存储器0000H0000H007FH007FH程序存储空

48、间程序存储空间地址地址外部存储器外部存储器数据存储空间数据存储空间地址地址DROM=1DROM=1 保留保留 FFFFHFFFFHDROM=0DROM=0 外部存储器外部存储器FF00HFF00HDROM=0DROM=0 外部外部ROMROMDROM=1DROM=1 内部内部ROM ROM F000HF000HFEFFHFEFFH外部存储器外部存储器4000H4000HEFFFHEFFFH内部内部DARAMDARAM(16K16位位)0080H0080H3FFFH3FFFH存储器映像寄存器存储器映像寄存器暂存寄存器暂存寄存器0000H0000H005FH005FH0060H0060H007FH

49、007FHFF00HFF00HFFFFHFFFFHF000HF000HFEFFHFEFFH40004000H HEFFFHEFFFH00800080H H3FFFH3FFFH00600060H H007FH007FH00000000H H005FH005FH地址地址数据存储空间数据存储空间 程序存储空间用来存放要执行的指令和执行中程序存储空间用来存放要执行的指令和执行中所需的系数表。所需的系数表。C5402共有共有20条地址线，可寻址条地址线，可寻址1M字的外部字的外部程序存储器。它的内部程序存储器。它的内部ROM和和DARAM可通过软件可通过软件映射到程序空间。当存储单元映射到程序空间时，映

50、射到程序空间。当存储单元映射到程序空间时，CPU可自动地按程序存储器对它们进行寻址。可自动地按程序存储器对它们进行寻址。如果程序地址生成器（如果程序地址生成器（PAGEN）产生的地址处）产生的地址处于外部存储器，于外部存储器，CPU可自动地对外部存储器寻址。可自动地对外部存储器寻址。1 1程序存储空间的配置程序存储空间的配置 程序存储空间可通过程序存储空间可通过PMST寄存器的寄存器的MP/MC和和OVLY控制位来设置内部存储器的映射地址。控制位来设置内部存储器的映射地址。当当MP/MC=0时，称为微计算机模式。时，称为微计算机模式。4000HEFFFH程序存储空间定义为外部存储器；程序存储空