DSP知识要点

DSP技术知识要点(电信)

CHAP1

 冯、诺依曼结构和哈佛结构的特点

 冯、诺依曼结构采用单存储空间，即程序指令和数据共用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。哈佛结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。

 DSP芯片的特点（为何适合数据密集型应用）

1．采用哈佛结构2．采用多总线结构3．采用流水线技术4. 配有专用的硬件乘法-累加器5. 具有特殊的DSP指令6．快速的指令周期7．硬件配置强8．支持多处理器结构9．省电管理和低功耗。

 定点DSP芯片和浮点DSP芯片的区别及应用特点

定点DSP芯片，精度和范围是不能同时兼顾的。定点DSP是主流产品，成本低，对存储器要求低、耗电少，开发相对容易，但设计中必须考虑溢出问题。用在精度要求不太高的场合。

浮点DSP芯片，精度高、动态范围大，产品相对较少，复杂成本高。但不必考虑溢出的问题。用在精度要求较高的场合。

 定点DSP的表示（Qm.n，精度和范围与m、n的关系）及其格式转换

○1整数表示法

○2小数表示法

○3数的定标；n越大，数值范围越小，但精度越高；

相反，n越小，数值范围越大，但精度就越低。不同Qm.n形式的数进行加减运算时，通常将动态范围小的数据格式转换成动态范围大的数据格式。即n大的数据格式向n小的数据格式转换。

方法：将n 大的数向右移相差的位数，这时原数低位被移出，高位则进行符号扩展。

 TI公司的三大主力系列DSP芯片的特点及应用领域 C2x、C24x称为C2000系列，定位于控制类和运算量较小的运用，主要用于代替MCU，应用于各种工业控制领域，尤其是电机控制领域。

C54x、C55x称为C5000系列，低功耗高性能，定位于中等计算量的应用。主要用于便携式的通信终端。

C62x、C64x和C67x称为C6000系列，高性能，定位于具有较大计算量要求的应用，主要应用于高速宽带和图像处理等高端应用

 DSP芯片的运算速度

指令周期：即执行一条指令所需的时间，为主频的倒数。MIPS：即每秒执行百万条指令。

CHAP2

 TMS320C54x芯片的组成（三部分，相同系列不同芯片之间的区别和联系）

主要包括CPU、片内存储器和片内外设三个部分,

同一系列不同型号，cpu相同，而片内存储器和片内外设不相同。

 DSP芯片的电源引脚、DSP芯片的控制引脚

双电源：降低工作电压以降低功耗；保证能正常驱动I/O设备。

降低功耗：降低DSP的供电电压；多种低功耗待机模式；外设控制。

 TMS320C54X芯片的总线组成情况，以及各总线的功能

1组程序总线PB；3组数据总线CB、DB、EB；4组地址总线PAB、CAB、DAB、EAB。

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操作数。数据总线CB 、DB和EB：CB和DB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。地址总线PAB、CAB、DAB和EAB ：

用来提供执行指令所需的地址。  算术逻辑单元ALU对输入数据的符号扩展及运算结果的溢出处理

① 若数据存储器的16位操作数在低16位时，则

当SXM=0时，高24位 ( 39~16位 ) 用0填充；

当SXM=1时，高24位 ( 39~16位 ) 扩展为符号位。

② 若数据存储器的16位操作数在高16位时，则

当SXM=0时，39~32位和15~0位用0填充；

当SXM=1时，39~32位扩展为符号位，15~0位置0。

当运算结果发生溢出时：

○1若OVM=0，则对ALU的运算结果不作任何调整，直接送入累加器；

○2若OVM=1，则对ALU的运行结果进行调整。

当正向溢出时，将32位最大正数00 7FFFFFFFH装入累加器；

当负向溢出时，将32位最小负数FF 80000000H装入累加器。

 累加器A、B的组成、两个累加器的区别、累加器内容的保存（移位、保存）

保护位、高阶位、低阶位；累加器A和B的区别是，AH可以用作乘法器的一个输入，使用MPYA指令。

只能使用累加器A寻址程序空间。

移位操作是在将累加器的内容存入存储器的过程中完成的。由于移位操作是在移位寄存器中进行，所以操作后累加器的内容不变。

 桶形移位器的移位数的形式，MAC单元的特点

移位数的形式和范围：

① 5位立即数，取值范围：-16~15；

② ST1中的ASM位（5位数），

取值范围：-16~15；

③ 暂存器T中的低6位数值，取值范围：-16~31。

MAC单元的特点：在单周期内完成

 CPU的3个状态和控制寄存器（主要位的作用及设置） RSBX 1，9； SSBX SXM

ST0、ST1是存储器映射寄存器，是指这些寄存器不是在CPU内部，而是位于数据存储器空间第0页，因此可以使用通用的数据存储器存取指令来访问这些寄存器。

对ST0、ST1中单独的一位，可以使用RSBX和SSBX指令修改

例如： RSBX OVM ；设置溢出保护模式位

SSBX 1，8 ；设置符号扩展模式位

SSBX SXM ; 设置符号扩展模式位

可以使用LD指令修改DP和ASM

例如：LD #23, DP ；设置数据存储器页指针

LD #－3, ASM ；设置移位数

 TMS320C54X芯片的可寻址存储空间（程序、数据、I/O空间）

共有192千字的可寻址存储空间

64千字的程序存储空间:用来存放要执行的指令和指令执行中所需要的系数表

64千字的数据存储空间: 用来存放执行指令所需要的数据

64千字的I/O空间: 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。

 片内存储器的3种形式以及SARAM、DARAM 的特点

SARAM,DARAM,ROM

DARAM：在一个指令周期内，可对其进行两次存取操作，即一次读出和一次写入；

SARAM：在一个指令周期内，只能进行一次存取操作。

通常，SARAM和DARAM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程序代码。

 3个状态位对片内存储器映射到程序存储空间和数据存储空间的作用

 引导程序（自举加载程序）的作用 将用户程序从片外EPROM搬到片内RAM,让程序可以快速执行。

 程序存储空间的分页扩展、数据存储器的分页管理

XPC来保存页地址（即A16~AX) ，页内地址（64K内）用程序计数器PC保存。地址线数目为16、20、23，则相应的程序存储器寻址空间为64K、1M、8M。

对数据512页，128字。DP页地址（9为），复位后，DP=0；前80H单元（数据页0）包含CPU寄存器和片内外设寄存器和暂存器。

 定时器定时时间的计算

CLKOUT×（TDDR＋1）×（PRD＋1）

CHAP3

 各种寻址方式特点及其应用，重在寻址方式的判断，注意有时一个语句可能用到多种寻址方式

立即寻址

○1短立即数。3、5、8、9位，单字指令；

LD #2，ARP ；ARP=2（#k3）（ST0中）

LD #3，ASM ；ASM=3（#k5）（ST1中）

② 长立即数。16位，双字指令。

LD #1234h，A ；A=1234h

LD #80h, A ; 装入累加器 A

LD 80h, A ; 将地址80H单元中的数据装入A

绝对寻址

① 数据存储器地址(dmad)寻址；MVKD EXAM1， *

AR5

② 程序存储器地址(pmad)寻址；MVPD TABLE， *

AR2

○3端口(PA)寻址；

结合单指令循环可实现数据块移动。如16个系数的移动：

RPT #15

MVPD table,*AR2+ 又如：

STM #4000H,AR2

STM #100H , AR3

RPT #1023

MVDD *AR2+,*AR3+

RET

累加器寻址

READA Smem

WRITA Smem(smen只能是数据存储空间)（注意两条指令的方向）

直接寻址

以DP为基址时，不能跨页；SP可以。

编程实现将程序存储器从地址1000H到1080H区间的内容复制到数据存储空间从2000H开始的地址空间。

STM #1000H , AR2

STM #2000H ,AR3

RPT #127

MVPD *AR2 , *AR3+

RET

编程实现将数据存储器从地址1000H到1080H区间的内容复制到数据存储空间从2000H开始的地址空间。

STM #1000H , AR2

STM #2000H , AR3

RPT #127 MVDD *AR2+ , *AR3+ RET

例1、 采用DP直接寻址，完成X,Y单元数据求和，已知DP

RSBX CPL

LD #3， DP

LD @X, A

LD #4 , DP

ADD @Y , A

利用堆栈直接寻址，求堆栈中据栈顶两个数X,Y的和

SSBX CPL

LD @1 , A

ADD @2 , A

 直接寻址（地址的确定，DP赋初值）、倒序寻址（地址的确定）、循环缓冲区的建立（首尾地址的确定）

循环缓冲区的有效基地址(EFB)就是用户指定的辅助寄存器(ARx)的低N位置0后所得到的值；

循环缓冲区的尾基地址(EOB)是通过用BK的低N代替ARx的低N位得到；循环缓冲区的偏移量(index)就是ARx的低N位；

即进位是从左向右，而不是从右向左。

间接寻址中*ARi+0B/-0B表示位倒序寻址。

 加法（进位）指令、减法（借位）指令、条件减法指令（实现除法），乘法、乘累加指令的操作数来源、分支转移指令、重复操作指令、滤波指令（FIRS MAC）

TMEP1+TEMP2=TEMP3

○1ADD Smem ,Scr

LD TEMP1 , A

ADD TEMP2 ,A

STL A , TEMP3