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TMS320C54xDSP CPU外设第一章综述1 总线结构C54x包括8条16比特宽度的总线，其中：●一条程序总线（PB）●三条数据总线（CB、DB、EB）●四条地址总线（PAB、CAB、DAB、EAB）2CPUC54x的CPU结构包括：●40比特的ALU，其输入来自16比特立即数、16比特来自数据存储器的数据、暂时存储器、T中的16比特数、数据存储器中两个16比特字、数据存储器中32比特字、累加器中40比特字。
●2个40比特的累加器，分为三个部分，保护位（39－32比特）、高位字（31－16比特）、低位字（15－0比特）。
●桶型移位器，可产生0到31比特的左移或0到16比特的右移。
●17×17比特的乘法器●40比特的加法器●比较选择和存储单元CSSU●数据地址产生器DAGEN●程序地址产生器PAGEN3外设C54x包括：●通用I/O引脚，XF和BIO●定时器●PLL时钟产生器●HPI口，8比特或16比特●同步串口●带缓存串口，BSP●多路带缓存串口，McBSP●时分复用串口，TDM●可编程等待状态产生器●可编程bank－switching模块●外部总线接口●IEEE1149.1标准JTAG口第二章 存储器一般而言，C54x 的存储空间可达192K16比特字，64K 程序空间，64K 数据空间，64KI/O 空间。
依赖其并行的工艺特性和片上RAM 双向访问的性能，在一个机器周期内，C54x 可以执行4条并行并行存储器操作：取指令，两操作数读，一操作数写。
使用片内存储器有三个优点：高速执行（不需要等待），低开销，低功耗。
1 存储空间分配图（以C549为例）复位后，中断矢量表位于程序区FF80H 位置，可重新定位于程序空间任何一个128字的页面（其地址高9比特即页号由PMST 中IPTR 确定）。
2 程序存储区C54x 有片内ROM 、DARAM 、SARAM ，这些区域可以通过软件配置到程序空间。
第一章绪论1.1 DSP的基本原理数字信号处理（简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital SignalProcessing）,也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor）。
前者是理论和计算方法上的技术,后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。
数字信号处理包括两个方面的内容:1.法的研究 2．数字信号处理的实现数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。
数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。
反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。
而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。
例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。
指令系统TMS320C54x指令系统共有指令130条，由于操作数的寻址方式不同，派生至205条。
按指令的功能，可以将C54x指令系统分成4类：算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、加载和存储指令。
下面分别对各类指令进行介绍。
Ⅰ、算术运算指令算术运算指令分为加法指令（ADD），减法指令（SUB），乘法指令（MPY），乘加指令（MAC），乘减指令（MAS），双数/双精度指令（DADD，DSUB）和特殊操作指令（ABDST，SQDST）。
1．加法指令加法指令共有13条，如表1.1.1所示。
表1.1.1 加法指令整数分有符号数和无符号数两种格式，表示有符号数时，其最高位表示符号，最高位为0表示其为正数，1表示为负数；无符号数其最高位仍做为数值位计算。
例如，有符号数能够表示的最大的正数为07FFFh，等于32767，而0FFFFH表示最大的负数–1；无符号数不能表示负数，它能够表示的最大的数为0FFFFh，等于十进制数的65535。
小数符号和上面整数的表示一样，但必须注意如何安排小数点的位置。
2．减法指令减法指令共有13条，见表1.1.2所示。
表1.1.2 减法指令3．乘法指令乘法指令共有10条，见表1.1.3。
表1.1.3乘法指令续表4．乘加和乘减指令乘加和乘减指令共有22条，见表1.1.4所示。
表1.1.4 乘加和乘减指令续表5．双操作数指令双操作数指令共有6条，见表1.1.5所示。
表1.1.5双操作数指令续表6．特殊应用指令特殊应用指令共有15条，见表1.1.6所示。
表1.1.6 特殊应用指令续表Ⅱ、逻辑运算指令逻辑运算指令包括与指令（AND），或指令（OR），异或指令（XOR），移位指令（ROL）和测试指令（BITF）。
1．与指令与指令共5条，见表2.2.1。
表2.2.1与指令2．或指令或指令共5条，见表2.2.2。
表2.2.2 或指令3．异或指令异或指令共5条，见表2.2.3。
表2.2.3 异或指令4．移位指令移位指令共6条，见表2.2.4。
指令系统TMS320C54x指令系统共有指令130条，由于操作数的寻址方式不同，派生至205条。
按指令的功能，可以将C54x指令系统分成4类：算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、加载和存储指令。
下面分别对各类指令进行介绍。
Ⅰ、算术运算指令算术运算指令分为加法指令（ADD），减法指令（SUB），乘法指令（MPY），乘加指令（MAC），乘减指令（MAS），双数/双精度指令（DADD，DSUB）和特殊操作指令（ABDST，SQDST）。
1．加法指令加法指令共有13条，如表1.1.1所示。
表1.1.1 加法指令整数分有符号数和无符号数两种格式，表示有符号数时，其最高位表示符号，最高位为0表示其为正数，1表示为负数；无符号数其最高位仍做为数值位计算。
例如，有符号数能够表示的最大的正数为07FFFh，等于32767，而0FFFFH表示最大的负数–1；无符号数不能表示负数，它能够表示的最大的数为0FFFFh，等于十进制数的65535。
小数符号和上面整数的表示一样，但必须注意如何安排小数点的位置。
2．减法指令减法指令共有13条，见表1.1.2所示。
表1.1.2 减法指令3．乘法指令乘法指令共有10条，见表1.1.3。
表1.1.3乘法指令续表4．乘加和乘减指令乘加和乘减指令共有22条，见表1.1.4所示。
表1.1.4 乘加和乘减指令续表5．双操作数指令双操作数指令共有6条，见表1.1.5所示。
表1.1.5双操作数指令续表6．特殊应用指令特殊应用指令共有15条，见表1.1.6所示。
表1.1.6 特殊应用指令续表Ⅱ、逻辑运算指令逻辑运算指令包括与指令（AND），或指令（OR），异或指令（XOR），移位指令（ROL）和测试指令（BITF）。
1．与指令与指令共5条，见表2.2.1。
表2.2.1与指令2．或指令或指令共5条，见表2.2.2。
表2.2.2 或指令3．异或指令异或指令共5条，见表2.2.3。
表2.2.3 异或指令4．移位指令移位指令共6条，见表2.2.4。
第二章指令系统
本章要求：
1、要求看到陌生指令能够通过查指令表，既通过助记符及操作数来找到该指令原型，根据指令说明读懂该指令。
2、根据指令表中的指令原型，通过阅读指令说明，能够选择合适的寻址方式，使用该指令。
举例说明：ADD *ar2,A; 查找指令原形，P313
ADD *ar3+,16,A,B ;查找指令原形P313
STL A , @x ; 查找指令原形P326
MPY Smem,dst；P337读懂表达式，使用MPY *ar2,A MPY Xmem,Ymem,dst ;P338读懂含义，
使用MPY*ar2+,*ar3+,A; A=(*ar2)*(*ar3)
ST #lk,Smem ;P341,读懂指令含义，使用ST #1000h,@a 指令系统中使用的符号及缩略语，详细表格见教材P130
第二章指令系统
以下为一些常用指令，希望大家对各指令有所了解。
TMS320C54x的指令集有近两百条指令，按功能分为如下几类：
•算术运算指令
•逻辑运算指令
•程序控制指令
•装入和存储指令
一、算术运算指令
算术运算指令可分为如下几类：
•加法指令
•减法指令
•乘法指令
•乘加指令
•乘减指令
•双数/双精度指令
•特殊操作指令
1、加法指令
定点DSP中数据表示方法
•当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示1，D1位表示2的1次方，次高位（D14）表示2的14方。
•如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0表示正数，1表示负数。
例如，07FFFH表示最大的正数32767（十进制），而0FFFFH表示最大的负数-1（负数用2的补码方式显示）。
•当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高为后，而最高位（D15）表示符号位。
这样次高位（D14）表示0.5，然后是0.25，最低位（D0）表示。
所以04000H 表示小数0.5，01000H表示小数0.25，而0001H表示16位定点DSP表示的最小的小数（有符号）
0.000030517578125。
实现16位定点加法
•‘C54X中提供了多条用于加法的指令，如ADD，ADDC，ADDM和ADDS。
其中ADDS用于无符号数的加法运算，ADDC用于带进位的加法运算（如32位扩展精度加法），而ADDM专用于立即数的加法。
使用ADD完成加法ld@temp1,a；将变量temp1装入寄存器A
add@temp2,a；将变量temp2与寄存器A相加
；结果放入A中
stl a,@temp3；将结果（低16位）存入变量
；temp3中。
注意，这里完成计算temp3=temp1+temp2，我们没有特意考虑temp1和temp2是整数还是小数，在加法和下面的减法中整数运算和定点的小数运算都是一样的。
利用ADDS实现32位数据装入
ld #0,dp ; 设置数据页指针
ld @60h,16,a; 将60H的内容装如A的高16位adds @61h,a; 将61H的内容加到A的低16位dld @60h,b; 直接装入32位到B寄存器，
；等同于前两条语句
ADD中寻址方式
•ADD Smem [,SHIFT],src [,dst] 例如：•ADD *AR0，1，A，A
•ADD @60H，-1，A，A
•ADD *AR5，1，A，B •ADD Xmem, SHFT, src 例如：•ADD *AR5，1，A
•ADD Xmem,Ymem, dst 例如：•ADD *AR2，*AR3，A
2、减法指令
实现16位定点减法
•‘C54X中提供了多条用于减法的指令，如SUB，SUBB，SUBC和SUBS。
其中SUBS 用于无符号数的减法运算，SUBB用于带进位的减法运算（如32位扩展精度的减法），而SUBC为移位减，DSP中的除法就是用该指令来实现的。
SUB指令与ADD 指令一样，有许多的寻址方式。
减法指令使用举例
.bss a,1;定义变量a
.bss b,1;定义变量b
stm#a,ar2；将变量a的地址装入ar2寄存器
stm#b,ar3；将变量b的地址装入ar3寄存器
sub*ar2+,*ar3,b；将变量a左移16位同时变量
;b也左移16位，然后相减，结
;果放入累加器B（高16位）中，寻
；址后ar2加1。
sth b,@63h；将相减的结果（高16位）存入变量63h
利用SUBC实现除法
•在‘C54X中没有提供专门的除法指令，一般有两种方法来完成除法。
一种是用乘法来代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。
这种方法对于除以常数特别适用。
另一种方法是使用SUBC指令，重复16次减法完成除法运算。
利用SUBC完成Temp1/Temp2 temp1.word100;定义常量temp1
temp2.word30;
.bss temp3,1;定义常量temp3
.bss temp4,1
ld@temp1,B；将被除数temp1装入B寄存
；器的低16位
rpt#15；重复SUBC指令16次
subc@temp2,b；使用SUBC指令完成除法
stl B,@temp3；将商（B寄存器的低16位）
；存入变量temp3
sth B,@temp4;将余数（B寄存器的高16位）
；存入变量temp4
实现小数除法
•在‘C54X中实现16位的小数除法与前面的整
数除法基本一致，也是使用SUBC指令来完成。
但有两点需要注意：第一，小数除法的结果一定是小数（小于1），所以被除数一定小于除数。
在执行SUBC指令前，应将被除数装入A
或B寄存器的高16位，而不是低16位。
其结果的格式与整数除法一样。
第二，应考虑符号位对结果小数点的影响。
所以应对商右移一位，得到正确的有符号数。
3、乘法指令
实现16定点整数乘法
•在‘C54X中提供了大量的乘法运算指令，其结果都是32位，放在A或B寄存器中。
乘数在‘C54X的乘法指令很灵活，可以是T寄存器、立即数、存贮单元和A或B寄存器的高16位。
如果是无符号数乘时，请使用MPYU指令。
这是一条专用于无符号数乘法运算的指令，而其它指令都是有符号数的乘法。
整数乘法举例
rsbx FRCT；清FRCT标志，准备整数乘ld temp1,T；将变量temp1装入T寄存器mpy temp2,a；完成temp2*temp1，结果放
；入累加器A（32位）
实现小数乘法
•在‘C54X中，小数的乘法与整数乘法基本一致，只是由于两个有符号的小数相乘，其结果的小数点的位置在次高的后面，所以必须左移一位，才能得到正确的结果。
‘C54X中提供了一个状态位FRCT，将其设置为1时，系统自动将乘积结果左移1位。
两个小数（16位）相乘后结果为32位，如果精度允许的话，可以只存高16位，将低16位丢弃，这样仍可得到16位的结果。
小数乘法举例
ssbx FRCT；FRCT=1，准备小数乘法
ld temp1,16,a；将变量temp1装入寄存器A的高16位mpya temp2；完成temp2乘寄存器A的高16位，结；果在B中，同时将temp2装入T寄存器
sth b,temp3；将乘积结果的高16位存入变量temp3如：0.1(0x0ccd) x 0.7(0x599a) =
0.06997680664063(0x08f5)
注：可以使用MPYR完成四舍五入。
比较如下结果mpyr temp1,b ; T * temp1 --> b
4、乘加和乘减指令
5、双精度/
双数操作指令
6、特殊指令
二、逻辑运算指令
逻辑指令包括与、或、异或、移位和测试指令1、与指令（AND）
2、或、异或指令
3、移位和测试指令
三、程序控制指令
程序控制指令包括：分支指令
调用指令
中断指令
返回指令
重复指令
堆栈操作指令
混合程序控制指令
1、分支指令
2、调用与中断指令
3、返回指令
4、重复指令和堆栈操作指令
5、混合程序控制指令
四、装入和存储指令装入和存储指令包括：
一般的装入和存储指令
条件存储指令
并行装入和存储指令
并行装入和乘法指令
并行存储和加件乘指令
混合装入和存储指令
1、一般的装入指令
2、存贮指令
3 并行装入和存储指令
4、条件存储指令
5、并行存储和加、减、乘法指令
6、并行装入和乘法指令
7、混合装入和存储指令。
