第1章 DSP56800E处理器概述
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数字信号控制器原理与实践——MC56F8257
第1章 DSP56800E处理器概述
目录
1.1 概述 1. 2 DSP56800E处理器 1.3 DSP56800E的寻址方式 1.4 DSP56800E指令系统
1.5 DSP56800E汇编语言基础
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3
1.1 概述
1. DSP56800处理器
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1.2 DSP56800E处理器
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1.2 DSP56800E处理器
5. 程序控制器
主要负责指令预取、解码、中断处理、硬件自锁和循环。 包括1个锁指令单元和解码器、硬件循环控制单元、中断控 制逻辑、程序计数器（PC）、2个为快速中断而设的特殊 寄存器、7个用户可以访问的状态和控制寄存器（2级硬件 栈、循环地址寄存器（LA）、循环地址寄存器2（LA2）、 循环计数寄存器（LC）、循环计数寄存器2（LC2）、状 态寄存器（SR）、操作模式寄存器（OMR））。2个为快 速中断而设的特殊寄存器包括快速中断返回地址寄存器 （FIRA）和快速中断状态寄存器（FISR）。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
3. 逻辑运算类与位操作类指令
（2）逻辑指令 逻辑指令执行布尔逻辑操作，逻辑指令不允许数据传 输，除了EOR.L指令。逻辑指令执行需要1个指令周 期。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.1 概述
3. DSP56800EX处理器
32位处理器，具有DSP56800E处理器所拥有的特点； 32位乘法运算及MAC； 在AGU算术运算单元中所有寄存器都有影子寄存器， 减少了相关数据存储时间； 具有逆位寻址方式，支持傅里叶变换（FFT）。 相关芯片：MC56F84x系列。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.5 DSP56800E汇编语言基础
1. DSP56800E汇编源程序格式
（1）标号
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1.5 DSP56800E汇编语言基础
1. DSP56800E汇编源程序格式
（2）操作码 操作码包括指令码以及后面即将介绍的DSP56800E编 译器可以识别的伪指令码。 对于有标号的行，必须用至少一个空格或制表符 (TAB)将标号与操作码隔开； 对于没有标号的行，不能从第一列开始写指令码，应 以空格或制表符(TAB)开头。DSP56800E编译器不 区分操作码中字母的大小写。
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1.4 DSP56800E指令系统
2. 算术运算类指令
（2）算术指令 不包括乘法算术指令。虽然使用基于寄存器的操作 数允许并行执行数据移动操作，但是这些指令仍 可以对寄存器或存储器中的值进行操作。
指令使用复杂的寻址方式可能会耗时长，但是算术 指令一般需要1个指令周期。 算术指令影响条件码寄存器的一个或多个位。
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1.4 DSP56800E指令系统
天津工业大学
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
3. 逻辑运算类与位操作类指令
（1）移位指令 移位指令用来执行数据ALU中的移位和循环操作。除 了多位移位指令（ASLL.L、ASRR.L和LSRR.L）执 行需要2个指令周期，其它指令执行通常需要1个指 令周期。 这些指令影响条件码寄存器一个或多个位。 ASL指令不能用于16位X0、Y0、Y1寄存器移位，因 为条件代码的值可能有误，此时应用ASL.W指令。
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1.2 DSP56800E处理器
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1.2 DSP56800E处理器
6. 位操作单元
位操作单元执行数据存储器字、外设寄存器和 DSP56800E内核寄存器的位域操作。 可以操作16位的字内的测试、设置、清0或者翻转单 个位或多位。 位操作单元也可以为按照位域进行分支的指令来测 试字节。
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1.2 DSP56800E处理器
程序控制单元
特点：
高性能 兼容性 编程容易 支持高级语言 丰富的指令集 高代码密度 支持多任务 精度 硬件循环 并行化 无形的指令管道 低功耗 实时调试
PC LA LA2 HWS0 HWS1 FIRA OMR SR LC LC2 FISR 锁相环单元 中断单元 指令解码器
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1.4 DSP56800E指令系统
3. 逻辑运算类与位操作类指令
（4）循环指令 循环指令用来执行程序循环，DSP56800E使用单指令 （REP）或块指令（DO）支持有效的硬件循环。使 用循环指令可以显著地增加迭代算法的性能。
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1.4 DSP56800E指令系统
4. 程序控制类指令
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1.4 DSP56800E指令系统
3. 逻辑运算类与位操作类指令
（3）位操作指令 位操作指令用来测试或修改一个字中的一位或多位， 可以对存储器、外设或寄存器进行操作。状态寄存 器的进位位是受这些指令影响的唯一条件码。位操 作指令执行需要2、3或4个指令周期。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.2 DSP56800E处理器
3.数据算术逻辑单元ALU
ALU实现数据所有的算术、逻辑和移位操作。 数据ALU中包括3个16位数据寄存器（X0、Y0和 Y1）、4个36位累加寄存器（A、B、C及D）、1 个乘-累加（MAC）单元、1个单个位累加移位器、 1个算术逻辑多位移位器、1个MAC输出限制器和 1个数据限制器。
16位处理器，采用哈佛结构； 80MHz时钟频率下，可达到40MIPS的指令执行速度； 支持位操作；16位乘法运算； 具有3条内部地址总线和1条外部地址总线； JTAG/OnCE程序调试接口。 相关芯片，现已停产。
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1.1 概述
2. DSP56800E处理器
16位处理器，具有DSP56800处理器所拥有的特点； AGU算术单元从16位增加到24位； 程序存储器、数据存储器容量大幅度增加； 数据处理类型上，增加了字节型和长整型等类型； 中断处理方面，DSP56800E处理器增加了中断控制 器，优化了中断优先级设定及处理。 相关芯片：MC56F80x系列到MC56F83x系列。
地址产生单元 （AGU）
ALU1
ALU2
R0 R1 R2 R3 M01 N3 R4 R5 N SP XAB1 XAB2 PAB PDB CDBW CDBR XDB2
程序存储 器
数据存储 器
IP-总线接 口 A2 位控单元 B2 C2 D2 EOnCE Y A1 B1 C1 D1 Y1 Y0 X0 数据算术 逻辑单元 (ALU) 外部总线 接口 A0 B0 C0 D0
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1.3 DSP56800E的寻找方式
（4）绝对寻址方式
绝对寻址方式不使用地址寄存器指明有效地址。包 括直接寻址、扩展寻址和立即数。例如： MOVE.W R2,X:<$0003
（5）隐式的寻址方式
一些指令隐式地包含程序计数器（PC）、软件栈、 硬件栈、循环地址寄存器（LA）、循环计数器（ LC）或者状态寄存器（SR）等寄存器。 例如，JSR、RTI、RTS指令访问PC、SR、SP寄存器 时不用明确地在指令中指出。
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1.2 DSP56800E处理器
1. DSP56800E处理器结构及特点
DSP56800E内核包括数据算术逻辑单元（Data Arithmetic Logic Unit，ALU）、地址产生单元 （Address Generation Unit，AGU）、程序控制器 （Program Controller）、位操作单元（BitManipulation Unit）、增强的片上模拟模块 （EOnCE）和相关总线。
元中的值。
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1.3 DSP56800E的寻找方式
（1）直接寄存器寻址方式
指明每个操作数（最高可达3个）是AGU、数据 ALU或者是控制寄存器中的寄存器。 例如：MOVE.W R0，X0
（2）间接地址寄存器寻址方式
操作数并不在地址寄存器中，而位于地址寄存器中 指向的存储单元中。例如： MOVE.BP X:(R5)+,A; MOVE.W X:(R5)+,A; MOVE.L X:(R5)+,A; MOVE.BP X:(R5)+,A; 天津工业大学 19
JTAG TAP MAC和ALU 多位移位器
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1.2 DSP56800E处理器
2. DSP56800E内核总线
包括地址总线和数据总线。 地址总线包括程序地址存储空间地址总线（PAB） 、主数据地址总线（XAB1）和次数据地址总线（ XAB2）。 PAB总线为21位，可以按字节、字和长字访问，用 来按字访问程序存储器。 XAB1和XAB2为24位，仅限于按字访问，用来访问 数据存储器。
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1.4 DSP56800E指令系统
1. 数据传送类指令
传送指令在内核寄存器和内存或外设之间传送数据 ，或两个内存或外设地址间传送数据。将累加器 的值写入内存或者外设的传送指令可以自动填充 或者限制写入的值。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
1.3 DSP56800E的寻找方式
（3）立即数寻址方式
不适用地址寄存器指明有效的地址，它在指令中直 接指明操作数的值。例如： MOVE.L #-4,B 指令执行之前，B的值为任意数，执行之后B的值为 0xFFFFFFFFC。 MOVE.W #-2,R0 指令执行之前，R0的值为任意数，执行之后R0的值 为0xFFFFFE。
2. 算术运算类指令
（1）乘法指令 为数据ALU中所有乘法操作。部分乘法指令可以规 定数据传送的方式。 这类指令数据传输允许预取下一条指令使用的新数 据或者存储先前指令计算的结果。 乘法指令的执行需要1个指令周期，影响条件码寄存 器一个或多个位。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.2 DSP56800E处理器
数据总线包括2个单方向的32位总线、2个单方向的 16位总线和IP-BUS接口。 2个单方向的32位总线包括内核数据读总线（CDBR ）和内核数据写总线（CDBW）。 2个单方向的16位总线包括次X数据总线（XDB2）和 程序数据总线（PDB）。 数据ALU和数据存储器通过CDBR和CDBW实现读写 ，CDBR和XDB2可以实现同时对存储器读操作。 外围设备数据传输通过IP-BUS接口。指令字的预取 通过PDB实现。
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1.2 DSP56800E处理器
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1.2 DSP56800E处理器
4. 地址产生单元AGU
AGU可以直接寻址XAB1和XAB2总线上的224（16M） 字，PAB上的221（2M）字。 AGU包括7个24位地址寄存器（R0-R5、N）、4个影 子寄存器（为R0、R1、N、M01而设）、1个24位 专用的堆栈指针寄存器（SP）、2个偏移寄存器 （N、N3）、1个16位变址寄存器（M01）、1个 24位加法器和1个24位模运算单元。
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1.3 DSP56800E的寻找方式
寻址方式指明如何找到一条指令中的操作数（立即 数、寄存器或者内存中），并提供操作数的准确 地址。可分为以下4类： 直接寄存器寻址方式—直接引用片上寄存器中的值； 间接地址寄存器寻址方式—引用地址寄存器所指向的
地址单元中的值；
立即数寻址方式—指令中包含操作数本身； 绝对地址寻址方式—使用指令中的地址所指向的地址单
包括分支、转移、有条件分支、有条件转移和其他影 响程序计数器和软件栈的指令。指令集中还有使 DSC处于低功耗状态的STOP和WAIT指令。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
5. AGU算术指令
AGU算术指令执行地址产生单元的所有地址计算操作 。尽管一些指令使用立即数，但是通常大部分指令 使用AGU寄存器作为操作数。只有CMPA、 CMPA.W、DECTSTA、TSTA.B、TSTA.W、 TSTA.L和TSTDECA.W指令会修改条件码寄存器中 的位。 AGU算术指令没有可选的数据传送方式。指令执行通 常需要1个指令周期，但有些操作会增加额外的周 期，这取决于操作数寻址方式。
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第1章 DSP56800E处理器概述
目录
1.1 概述 1. 2 DSP56800E处理器 1.3 DSP56800E的寻址方式 1.4 DSP56800E指令系统
1.5 DSP56800E汇编语言基础
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1.1 概述
1. DSP56800处理器
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1.2 DSP56800E处理器
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1.2 DSP56800E处理器
5. 程序控制器
主要负责指令预取、解码、中断处理、硬件自锁和循环。 包括1个锁指令单元和解码器、硬件循环控制单元、中断控 制逻辑、程序计数器（PC）、2个为快速中断而设的特殊 寄存器、7个用户可以访问的状态和控制寄存器（2级硬件 栈、循环地址寄存器（LA）、循环地址寄存器2（LA2）、 循环计数寄存器（LC）、循环计数寄存器2（LC2）、状 态寄存器（SR）、操作模式寄存器（OMR））。2个为快 速中断而设的特殊寄存器包括快速中断返回地址寄存器 （FIRA）和快速中断状态寄存器（FISR）。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
3. 逻辑运算类与位操作类指令
（2）逻辑指令 逻辑指令执行布尔逻辑操作，逻辑指令不允许数据传 输，除了EOR.L指令。逻辑指令执行需要1个指令周 期。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.1 概述
3. DSP56800EX处理器
32位处理器，具有DSP56800E处理器所拥有的特点； 32位乘法运算及MAC； 在AGU算术运算单元中所有寄存器都有影子寄存器， 减少了相关数据存储时间； 具有逆位寻址方式，支持傅里叶变换（FFT）。 相关芯片：MC56F84x系列。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.5 DSP56800E汇编语言基础
1. DSP56800E汇编源程序格式
（1）标号
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1.5 DSP56800E汇编语言基础
1. DSP56800E汇编源程序格式
（2）操作码 操作码包括指令码以及后面即将介绍的DSP56800E编 译器可以识别的伪指令码。 对于有标号的行，必须用至少一个空格或制表符 (TAB)将标号与操作码隔开； 对于没有标号的行，不能从第一列开始写指令码，应 以空格或制表符(TAB)开头。DSP56800E编译器不 区分操作码中字母的大小写。
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1.4 DSP56800E指令系统
2. 算术运算类指令
（2）算术指令 不包括乘法算术指令。虽然使用基于寄存器的操作 数允许并行执行数据移动操作，但是这些指令仍 可以对寄存器或存储器中的值进行操作。
指令使用复杂的寻址方式可能会耗时长，但是算术 指令一般需要1个指令周期。 算术指令影响条件码寄存器的一个或多个位。
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1.4 DSP56800E指令系统
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1.4 DSP56800E指令系统
3. 逻辑运算类与位操作类指令
（1）移位指令 移位指令用来执行数据ALU中的移位和循环操作。除 了多位移位指令（ASLL.L、ASRR.L和LSRR.L）执 行需要2个指令周期，其它指令执行通常需要1个指 令周期。 这些指令影响条件码寄存器一个或多个位。 ASL指令不能用于16位X0、Y0、Y1寄存器移位，因 为条件代码的值可能有误，此时应用ASL.W指令。
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6. 位操作单元
位操作单元执行数据存储器字、外设寄存器和 DSP56800E内核寄存器的位域操作。 可以操作16位的字内的测试、设置、清0或者翻转单 个位或多位。 位操作单元也可以为按照位域进行分支的指令来测 试字节。
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1.2 DSP56800E处理器
程序控制单元
特点：
高性能 兼容性 编程容易 支持高级语言 丰富的指令集 高代码密度 支持多任务 精度 硬件循环 并行化 无形的指令管道 低功耗 实时调试
PC LA LA2 HWS0 HWS1 FIRA OMR SR LC LC2 FISR 锁相环单元 中断单元 指令解码器
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3. 逻辑运算类与位操作类指令
（4）循环指令 循环指令用来执行程序循环，DSP56800E使用单指令 （REP）或块指令（DO）支持有效的硬件循环。使 用循环指令可以显著地增加迭代算法的性能。
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4. 程序控制类指令
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3. 逻辑运算类与位操作类指令
（3）位操作指令 位操作指令用来测试或修改一个字中的一位或多位， 可以对存储器、外设或寄存器进行操作。状态寄存 器的进位位是受这些指令影响的唯一条件码。位操 作指令执行需要2、3或4个指令周期。
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3.数据算术逻辑单元ALU
ALU实现数据所有的算术、逻辑和移位操作。 数据ALU中包括3个16位数据寄存器（X0、Y0和 Y1）、4个36位累加寄存器（A、B、C及D）、1 个乘-累加（MAC）单元、1个单个位累加移位器、 1个算术逻辑多位移位器、1个MAC输出限制器和 1个数据限制器。
16位处理器，采用哈佛结构； 80MHz时钟频率下，可达到40MIPS的指令执行速度； 支持位操作；16位乘法运算； 具有3条内部地址总线和1条外部地址总线； JTAG/OnCE程序调试接口。 相关芯片，现已停产。
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1.1 概述
2. DSP56800E处理器
16位处理器，具有DSP56800处理器所拥有的特点； AGU算术单元从16位增加到24位； 程序存储器、数据存储器容量大幅度增加； 数据处理类型上，增加了字节型和长整型等类型； 中断处理方面，DSP56800E处理器增加了中断控制 器，优化了中断优先级设定及处理。 相关芯片：MC56F80x系列到MC56F83x系列。
地址产生单元 （AGU）
ALU1
ALU2
R0 R1 R2 R3 M01 N3 R4 R5 N SP XAB1 XAB2 PAB PDB CDBW CDBR XDB2
程序存储 器
数据存储 器
IP-总线接 口 A2 位控单元 B2 C2 D2 EOnCE Y A1 B1 C1 D1 Y1 Y0 X0 数据算术 逻辑单元 (ALU) 外部总线 接口 A0 B0 C0 D0
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1.3 DSP56800E的寻找方式
（4）绝对寻址方式
绝对寻址方式不使用地址寄存器指明有效地址。包 括直接寻址、扩展寻址和立即数。例如： MOVE.W R2,X:<$0003
（5）隐式的寻址方式
一些指令隐式地包含程序计数器（PC）、软件栈、 硬件栈、循环地址寄存器（LA）、循环计数器（ LC）或者状态寄存器（SR）等寄存器。 例如，JSR、RTI、RTS指令访问PC、SR、SP寄存器 时不用明确地在指令中指出。
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1.2 DSP56800E处理器
1. DSP56800E处理器结构及特点
DSP56800E内核包括数据算术逻辑单元（Data Arithmetic Logic Unit，ALU）、地址产生单元 （Address Generation Unit，AGU）、程序控制器 （Program Controller）、位操作单元（BitManipulation Unit）、增强的片上模拟模块 （EOnCE）和相关总线。
元中的值。
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1.3 DSP56800E的寻找方式
（1）直接寄存器寻址方式
指明每个操作数（最高可达3个）是AGU、数据 ALU或者是控制寄存器中的寄存器。 例如：MOVE.W R0，X0
（2）间接地址寄存器寻址方式
操作数并不在地址寄存器中，而位于地址寄存器中 指向的存储单元中。例如： MOVE.BP X:(R5)+,A; MOVE.W X:(R5)+,A; MOVE.L X:(R5)+,A; MOVE.BP X:(R5)+,A; 天津工业大学 19
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2. DSP56800E内核总线
包括地址总线和数据总线。 地址总线包括程序地址存储空间地址总线（PAB） 、主数据地址总线（XAB1）和次数据地址总线（ XAB2）。 PAB总线为21位，可以按字节、字和长字访问，用 来按字访问程序存储器。 XAB1和XAB2为24位，仅限于按字访问，用来访问 数据存储器。
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1. 数据传送类指令
传送指令在内核寄存器和内存或外设之间传送数据 ，或两个内存或外设地址间传送数据。将累加器 的值写入内存或者外设的传送指令可以自动填充 或者限制写入的值。
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（3）立即数寻址方式
不适用地址寄存器指明有效的地址，它在指令中直 接指明操作数的值。例如： MOVE.L #-4,B 指令执行之前，B的值为任意数，执行之后B的值为 0xFFFFFFFFC。 MOVE.W #-2,R0 指令执行之前，R0的值为任意数，执行之后R0的值 为0xFFFFFE。
2. 算术运算类指令
（1）乘法指令 为数据ALU中所有乘法操作。部分乘法指令可以规 定数据传送的方式。 这类指令数据传输允许预取下一条指令使用的新数 据或者存储先前指令计算的结果。 乘法指令的执行需要1个指令周期，影响条件码寄存 器一个或多个位。
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数据总线包括2个单方向的32位总线、2个单方向的 16位总线和IP-BUS接口。 2个单方向的32位总线包括内核数据读总线（CDBR ）和内核数据写总线（CDBW）。 2个单方向的16位总线包括次X数据总线（XDB2）和 程序数据总线（PDB）。 数据ALU和数据存储器通过CDBR和CDBW实现读写 ，CDBR和XDB2可以实现同时对存储器读操作。 外围设备数据传输通过IP-BUS接口。指令字的预取 通过PDB实现。
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4. 地址产生单元AGU
AGU可以直接寻址XAB1和XAB2总线上的224（16M） 字，PAB上的221（2M）字。 AGU包括7个24位地址寄存器（R0-R5、N）、4个影 子寄存器（为R0、R1、N、M01而设）、1个24位 专用的堆栈指针寄存器（SP）、2个偏移寄存器 （N、N3）、1个16位变址寄存器（M01）、1个 24位加法器和1个24位模运算单元。
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1.3 DSP56800E的寻找方式
寻址方式指明如何找到一条指令中的操作数（立即 数、寄存器或者内存中），并提供操作数的准确 地址。可分为以下4类： 直接寄存器寻址方式—直接引用片上寄存器中的值； 间接地址寄存器寻址方式—引用地址寄存器所指向的
地址单元中的值；
立即数寻址方式—指令中包含操作数本身； 绝对地址寻址方式—使用指令中的地址所指向的地址单
包括分支、转移、有条件分支、有条件转移和其他影 响程序计数器和软件栈的指令。指令集中还有使 DSC处于低功耗状态的STOP和WAIT指令。
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5. AGU算术指令
AGU算术指令执行地址产生单元的所有地址计算操作 。尽管一些指令使用立即数，但是通常大部分指令 使用AGU寄存器作为操作数。只有CMPA、 CMPA.W、DECTSTA、TSTA.B、TSTA.W、 TSTA.L和TSTDECA.W指令会修改条件码寄存器中 的位。 AGU算术指令没有可选的数据传送方式。指令执行通 常需要1个指令周期，但有些操作会增加额外的周 期，这取决于操作数寻址方式。