第一章第二章2讲概要

TI公司及其DSP芯片简介TMS320C2000,TMS320C5000,TMS320C6000系列1、TMS320C2000系列：四个子系列：C2XX子系列：16位定点DSP、20MIPSC24X子系列：16位定点DSP、20MIPSLF240X子系列：16位定点DSP、40MIPSF28X子系列：32位定点DSP、150MIPS价格低，具有较高的性能和适用控制领域的必要功能，广泛应用于工业自动化、电机控制、家用电器和消费电子等领域代表器件：TMS320F206PZTMS320F240TMS320LF2407TMS320F2812/11/10TMS320C20X周期指令/nsROM/字RAM/字Flash/字同步串行口异步串行口C20325/35/50-544-11C20425/35/504k544-11C20525/35/50-4.5k-11F20625/35/50-4.5k32K11F20725/35/50-4.5k32K21C20935/504k4.5k---TMS320C24XMIPSRAM/字ROM/字Flash/字I/O引脚比较/PWM通道定时器同步串行口异步串行口A/D通道数/（转换时间/us）F24020544-16K289/123/11116ch/6.6C2402054416K-289/123/11116ch/6.6F24120544-8K265/82/1118ch/0.85C242205444K-265/82/1-18ch/0.85F24320544-8K325/82/1118ch/0.85LF240730/402.5K-32K4110/164/11116ch/6.6LF240630/402.5K-32K4110/164/11116ch/6.6LF240230/40544-8K215/82/1-18ch/0.85LC240630/402.5K32K-4110/164/11116ch/6.6LC240430/401.5K16K-4110/164/11116ch/6.6LC240230/404K4K-215/82/1-18ch/0.85TMS320C28X是到目前为止用于数字控制领域性能最好的DSP芯片。这种芯片采用32位的定点DSP核，最高速度可达400MIPS，可以在单个周期内完成32X32位的乘累加运算，具有增强的电机控制外设、高性能的模数转换能力和改进的通信接口，具有8GB的线性地址空间，采用低电压供电（3.3V外设/1.8V核），与TMS320C24X源代码兼容CPUF2801F2806F2808F2810F2812MIPS100MIPS100MIPS100MIPS150MIPS150MIPSFlash16KX1632KX1664KX1664KX16128X16RAM6KX1610KX1618KX1618KX1618KX16BootROM4kx164kx164kx16--ADC12位16通道12位16通道12位16通道12位16通道12位16通道MCBSP---11SPI24411SCI12222Package100-pinLQFP100-pinLQFP100-pinLQFP128-pinLQFP176-pinLQFP100-pinBGA100-pinBGA100-pinBGA179-pinBGAPrice$5.00$7.5$10.00$15.98$18.12C5000系列主要应用领域为：手机、数码相机、便携式媒体播放器、电信和IP产品。2、TMS320C5000系列：（1）C54X系列：16位定点DSP、100~160MIPS（2）C55X子系列：16位定点DSP、400MIPS（4）C55X+ARM9系列：即OMAP平台代表器件：5402，5409，5410，5416,5420。代表器件：5510，5509，5502（3）C54X+ARM7子系列:代表器件：5470，5471，DSC213、TMS320C6000系列：（1）C62X系列：32位定点DSP、1200~2400MIPS（2）C67X子系列：32位浮点DSP、1200~2400MIPS（3）C64X子系列：32位定点DSP，4000~8000MIPSC6000系列DSP的应用领域有：宽带通信、无线3G基站、医疗成象，无线局域网、区域用户交换机、语音识别、多媒体网关、专业音频设备、网络照相机、机器视角、安全认证、工业扫描机、高速打印机、高级加密器等。4、DSP芯片的选择（A）DSP芯片的运算速度(1)指令周期：即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位(2)MAC时间：即一次乘法加上一次加法的时间。(3)FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间应用领域采样率（kHz）采样周期（s）256抽头LMS滤波运算量（MAC数）每样点允许MAC指令数（200ns）每样点允许MAC指令数（50ns）每样点允许MAC指令数（25ns）话音812576862525005000声频44.122.7768113453907表1.3用DSP芯片实现数字滤波（B）DSP芯片的价格（C）DSP芯片的硬件资源（D）DSP芯片的运算精度（F）DSP芯片的功耗（E）DSP芯片的开发工具(G)封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等因素(5)MOPS：即每秒执行百万次操作(4)MIPS：即每秒执行百万条指令(6)MFLOPS：即每秒执行百万次浮点操作(7)BOPS：即每秒执行十亿次操作七、DSP芯片的应用(1)信号处理——如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等(2)通信——如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等(3)语音——如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等(4)图形/图像——如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等；(5)军事——如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等(6)仪器仪表——如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；(7)自动控制——如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等(8)医疗——如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等；(9)家用电器——如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等第二章TMS320C45xDSP硬件结构主讲人：陈德宏系统控制程序地址控制数据地址控制特殊功能寄存器程序/数据存储器串行口并行口定时器/计数器中断PABPBCABCBDABDBEABEB乘法器加法器算术逻辑运算桶形移位器CPU比较器控制界面存储控制界面外设控制界面图、TMS320C54xDSP的内部硬件结构图读/写方式地址总线程序总线数据总线PABCABDABEABPBCBDBEB程序读√√程序写√√单数据读√√双数据读√√√√长数据读√（hw）√(lw)√√单数据写√√数据读/数据写√√√√双数据读/系数读√√√√√√外设读√√外设写√√表、各种寻址方式所用到的总线一、总线结构CLKOUT1执行译码取指NN－1N－2N＋1N－1N＋2NNN＋1图、三级流水线操作二、流水线P取预指F取指D译码A寻址R读数X执行用PC中内容加载PAB用读取到的指令加载PB用PB的内容加载IR对IR的内容译码如果需要，用数据1读地址加载DAB如果需要用数据2读地址加载CAB修正辅助寄存器和堆栈指针读数据1，加载DB读数据2，加载CB如果需要，将数据3写地址加载EAB执行指令用写数据加载EB三、中央处理单元40位算术逻辑运算单元ALU2个40位累加器移位-16~30位的桶形移位寄存器乘法器/加法器单元比较、选择和存储单元指数编码器3、1算术逻辑运算单元移位寄存器的输出来自数据总线DB的数据存储器操作数累加器A中的数据累加器B中的数据来自数据总线CB的数据存储器操作数T寄存器中的数据ALU的输出为40位被送到累加器A或B溢出处理双精度进位AGAHAL保护位高阶位低阶位累加器A39-3231-1615-0AGAHAL保护位高阶位低阶位累加器B39-3231-1615-0累加器A和B的差别仅在于累加器A的31-16位可以用作乘法器的一个输入MUXSigncontrolBarrelshifter(-16~31)MSW/LSMWriteselectEB15-EB0CB15-CB0DB15-DB0Legend:AAccumulatorABAccumulatorBCCBdatabusDDBdatabusTTregister1616CDAB4040BASXMTC(testbit)ALU4016CSSUT:-16through31rangeASM(4-0):-16through15rangeInstructionregisterimmediate:-16Through15or0through15range图、桶形移位器的功能框图ToaccumulatorA/B4040PB15-PB0DB15-DB0CB15-CB0TXMUXYMUXSignctrSignctrXMYMMultiplier(17*17)Fract/intXAYAAdder(40)ZerodetectRoundSATMUXLegend:AAccumulatorABAccumulatorBCCBdatabusDDBdatabusPPBprogrambusTTregister1717OVA/OVBZA/ZBOVM0ABFromaccumulatorAFromaccumulatorB40TDAPADC17FRCT图、乘法器/加法器单元比较、选择和存储单元（CSSU）完成累加器的高位字和低位字之间的最大值比较，即选择累加器中较大的字并存储在数据存储器中，改变状态寄存器ST0中的测试/控制位和传送寄存器（TRN）的值。同时，CSSU利用优化的片内硬件促进Viterbi型蝶形运算。比较，选择和存储单元（CSSU）指数编码器用于支持单周期指令EXP的专用硬件。在EXP指令中，累加器中的指数值能以二进制补码的形式存储在T寄存器中，范围为bit-8至31。指数值定义为前面的冗余位数减8的差值，即累加器中为消除非有效符号位所需移动的位数。当累加器中的值超过了32bits，该操作将产生负值。指数编码器‘C54x有三个状态和控制寄存器，它们分别为：状态寄存器ST0，状态寄存器ST1和处理器方式状态寄存器PMST。ST0和ST1包括了各种条件和方式的状态，PMST包括了存储器配置状态和控制信息。CPU状态和控制寄存器辅助寄存器指针测试/控制标志位进位位累加器A的溢出标志累加器B的溢出标志数据存储器页指针状态寄存器ST0块重复作标志位直接寻址编辑方式位XF引脚状态位保持方式位中断方式位溢出方式位符号位扩展方式位双16位/双精度算术运算方式位小数方式位修正方式位累加器移位方式位状态寄存器ST1SSBXSXM;置位SMX=1RSBXSXM；复位SMX=0中断向量指针微处理器/微型计算机工作方式位RAM重复占位位地址可见位数据ROM位CLKOUT时钟输出关断位乘法饱和方式位存储饱和位处理器方式状态寄存器PMST2.7存储器结构0000H地址程序存储空间0页：OVLY=1保留OVLY=0外部存储007FH0080HOVLY=1片上DARAMOVLY=0外部存储外部存储器3FFFH4000HFF7FHFF80HFFFFH中断矢量表（外部存储器）MP/MC=1微处理器模式0000H地址程序存储空间0页：OVLY=1保留OVLY=0外部存储007FH0080HOVLY=1片上DARAMOVLY=0外部存储外部存储器3FFFH4000HFF7FHFF80HFFFFH中断矢量表（片上存储器）MP/MC=0微计算机模式EFFFHF000H片上ROM4KX16位F800H自动加载代码(BOOT)F900HFA00HFB00HFC00HU律扩展表FD00HA律扩展表FE00HSIN函数表FF00H保留FF80H中