| TMS320C55x的硬件结构 | 您所在的位置：网站首页 › dsp三种硬件复位方式 › TMS320C55x的硬件结构 |
TMS320C55x的硬件结构
|
1.TMS320C55x DSP的基本结构 1.1C55x的CPU体系 C55x有1条32位的程序数据总线（PB），5条16位数据总线（BB、CB、DB、EB、FB）和1条24位的程序地址总线及5条23位的数据地址总线，这些总线分别与CPU相连。总线通过存储器接口单元（M）与外部程序总线和数据总线相连，实现CPU对外部存储器的访问。这种并行的多总线结构，使CPU能在一个CPU周期内完成1次32位程序代码读、3次16位数据读和两次16位数据写。C55x根据功能的不同将CPU分为4个单元，即指令缓冲单元（I）、程序流程单元（P）、地址流程单元（A）和数据计算单元（D）。
1.3 程序流单元（P unit） 程序流程单元由程序地址产生电路和寄存器组构成。程序流程单 元产生所有程序空间的地址，并控制指令的读取顺序。 程序地址产生逻辑电路的任务是产生读取程序空间的 24 位地 址。一般情况下，它产生的是连续地址，如果指令要求读取非连 续地址的程序代码时，程序地址产生逻辑电路能够接收来自 I 单元 的立即数和来自 D 单元的寄存器值，并将产生的地址传送到 PAB 。 在 P单元中使用的寄存器分为5种类型。 （ 1 ）程序流寄存器：包括程序计数器（ PC ）、返回地址寄存器 （ RETA ）和控制流程关系寄存器（ CFCT ）。 （ 2 ）块重复寄存器：包括块重复寄存器 0 和 1 （ BRC0 ， BRC1 ） 、 BRC1 的保存寄存器（ BRS1 ）、块重复起始地址寄存器 0 和 1 （ RSA0 ， RSA1 ）以及块重复结束地址寄存器 0 和 1 （ REA0 ， REA1 ）。 （ 3 ）单重复寄存器：包括单重复计数器（ RPTC ）和计算单重复 寄存器（ CSR ）。 （ 4 ）中断寄存器：包括中断标志寄存器 0 和 1 （ IFR0 ， IFR1 ）、 中断使能寄存器 0 和 1 （ IER0 ， IER1 ）以及调试中断使能寄存器 0 和 1 （ DBIER0 ， DBIER1 ）； （ 5 ）状态寄存器：包括状态寄存器 0 ， 1 ， 2 和 3 （ ST0-55 ， ST1-55 ， ST2-55 和 ST3-55 ）。 1.4 地址流单元（A unit） 地址流程单元包括数据地址产生电路（DAGEN）、算术逻辑电路(ALU)和寄存器组 构成。 数据地址产生电路（ DAGEN ）能够接收来自 I 单元的立即数 和来自 A 单元的寄存器产生读取数据空间的地址。对于使用间接 寻址模式的指令，由 P 单元向 DAGEN 说明采用的寻址模式。 A 单元包括一个 16 位的算术逻辑电路（ ALU ），它既可以接 收来自 I 单元的立即数，也可以与存储器、 I/O 空间、 A 单元寄存器 、 D 单元寄存器和 P 单元寄存器进行双向通信。 ALU 可以完成算术 运算、逻辑运算、位操作、移位、测试等操作。 A 单元包括的寄存器有以下几种类型。 （ 1 ）数据页寄存器：包括数据页寄存器（ DPH ， DP ）和接口数 据页寄存器（ PDP ）； （ 2 ）指针：包括系数数据指针寄存器（ CDPH ， CDP ）、栈指针 寄存器（ SPH ， SP ， SSP ）和 8 个辅助寄存器（ XAR0 ～ XAR7 ）； （ 3 ）循环缓冲寄存器：包括循环缓冲大小寄存器（ BK03 ， BK47 ， BKC ）、循环缓冲起始地址寄存器（ BSA01 ， BSA23 ， BSA45 ， BSA67 ， BSAC ）； （ 4 ）临时寄存器：包括临时寄存器（ T0 ～ T3 ）。 1.5 数据计算单元（ D ） 数据计算单元由移位器、算术逻辑电路、乘法累加器和寄存器组 构成。 D 单元包含了 CPU 的主要运算部件。 D 单元移位器能够接收来自 I 单元的立即数，能够与存储器、 I/O 空间、 A 单元寄存器、 D 单元寄存器和 P 单元寄存器进行双向通 信，此外，还可以向 D 单元的 ALU 和 A 单元的 ALU 提供移位后的 数据。移位器可完成以下操作： （ 1 ）对 40 位的累加器可完成向左最多 31 位和向右最多 32 位的移位 操作，移位数可从临时寄存器（ T0 ～ T3 ）读取或由指令中的常数 提供； （ 2 ）对于 16 位寄存器、存储器或 I/O 空间数据可完成左移 31 位或 右移 32 位的移位操作； （ 3 ）对于 16 位立即数可完成向左最多 15 位的移位操作。 D 单元的 40 位算术逻辑电路可完成以下操作： （ 1 ）完成加、减、比较、布尔逻辑运算和绝对值运算等操作； （ 2 ）能够在执行一个双 16 位算术指令时同时完成两个算术操作； （ 3 ）能够对 D 单元的寄存器进行设置、清除等位操作。 2 指令流水线 C55x CPU采用指令流水线工作方式，C55x的指令流水线包括两个阶段： 第一阶段是取流水线，即从内存中取出32位的指令包，放入指令缓冲队（IBQ）中，然后为流水线的第二阶段提供48位的指令包。 其中PF1表示向存储器提供的程序地址，PF2表示等待存储器的响应，F表示从存储器取一个指令包并放入指令缓冲队列中，PD表示对指令缓冲队列中的指令预解码（确定指令的起始和结束位置；确定并行指令）。 第二阶段是指执行流水线，这部分的功能是对指令进行解码，完成数据的存取和计算。 流水线的第二阶段（执行流水线） 为了解决流水冲突的问题，增加额外周期做流水保护处理。 3 TMS320C55x 存储空间结构 C55x DSP的存储空间包括统一的数据/程序空间和I/O空间。数据空间用于访问存储器和内存映射寄存器，程序空间用于CPU从存储器中读取指令，而I/O空间用于CPU与外设之间的双向通信。 3.1 存储器映射 C55x的寻址空间为16MB，当CPU从程序空间读取程序代码时，使用24位地址，当访问数据空间时，使用23位的地址。但是在访问数据空间时，将23位地址左移一位，并将地址总线上的最低有效位（LSB）置0，使得在对数据空间或程序空间寻址时，地址总线都传送24位地址。 数据空间被分成128个主数据页（第0页到第127页），每个主数据页的大小为64K字，指令通过7位的主数据页值和16位的偏移值共同来确定数据空间的任何一个地址。 在第0主数据页中，前96个地址（00 0000h～00 005Fh）为存储映射寄存器（MMR）保留，相对应在程序空间有192个地址（00 0000h～00 00BFh），这段存储区为系统保留区，用户不能使用该区。 3.2 程序空间 当CPU读取指令时，程序空间才被访问。CPU采用字节寻址来读取变长的指令，指令的读取要和32位的偶地址对齐（地址的低两位为零）。 1.字节寻址（24位） 当CPU从程序空间读取指令时，采用字节寻址，即按字节分配地址，且地址为24位。一个行宽为32位存储器的地址分配由下图说明，每个字节分配一个地址，例如字节0的地址是00 0100h，字节2的地址是00 0102h。 字节地址 00 0100h～00 0103h 字节0 字节1 字节2 2. 程序空间的指令结构 DSP支持8位、16位、24位、32位和48位长度的指令。表2-5和图2-9说明了指令在程序空间如何存放。在32位宽的存储器中存放了5条指令，每一条指令的地址是指操作码最高有效字节的地址，阴影部分表示没有代码。 表2-5 指令长度及地址分配 指 令 长度（位） 地 址 A 24 00 0101h B 16 00 0104h C 32 00 0106h D 8 00 010Ah E 24 00 010Bh
图2-9 存储器中的指令 字节地址 字节0 字节1 字节2 字节3 00 0100h～000103h
A（23～16） A（15～8） A（7～0） 00 0104h～000107h B（15～8） B（7～0） C（31～24） C（23～16） 00 0108h～00010Bh C（15～8） C（7～0） D（7～0） E（23～16） 00 010Ch～00010Fh E（15～8） E（7～0）
3. 程序空间的边界对齐 在程序空间存放指令时不需要边界对齐，当读取指令时要和32位的偶地址对齐。也就是说，在读取一条指令时，CPU要从最低两位是0的地址读取32位的代码，这样的地址其最低位应是0h，4h，8h和Ch。 不过，也会遇到写入到程序计数器PC中的地址值和程序空间的读取地址不一致的情况，例如，执行一个子程序B： CALL B 假设子程序的第一条指令C的地址是00 0106h，PC的值是000106h，但是读程序地址总线（PAB）上的值是32位边界地址000104h，CPU在00 0104h地址开始读取4字节的代码，而第一个被执行的指令是C。 3.2 数据空间 C55x DSP 采用字寻址来读 / 写数据空间的 8 位、 16 位或 32 位数据。 1．字寻址（23位） 当CPU访问数据空间时，采用字寻址，即为每个16位的字分配一个23位宽的地址，下面说明了一行32位宽的存储器的地址分配，字0的地址为00 0100h，字1的地址为00 0101h。
字地址 100～001h 字0 字1 由于地址总线是24位宽，所以，当CPU读/写数据空间时，23位的地址左移一位，最低位补0。例如，一条指令在23位地址00 0102h上读一个字，读数据地址总线上传送的值是00 0204h，如下所示。 字地址：000 0000 0000 0001 0000 0010 读数据地址总线：0000 0000 0000 0010 0000 0100 2．数据类型 C55x DSP指令处理的数据类型有8位、16位和32位。 数据空间是采用字寻址，但C55x有专门的指令可以选择字的高字节或低字节，进行8位数据的处理。字节装载指令将从数据空间读取的字节进行0扩展或符号扩展，然后装入寄存器中；字节存储指令可将寄存器中的低8位数据存储到数据空间指定的地方。
字节装载和字节存储指令 指 令 存取的字节 操 作 MOV high_byte(Smem) , dst MOV low_byte(Smem) , dst MOV high_byte(Smem) |
【本文地址】
| 今日新闻 |
| 推荐新闻 |
| 专题文章 |