第2章TMS320C54x的硬件结构课件.ppt

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1、1,第2章 TMS320C54x的硬件结构,知识要点,硬件结构框图,总线结构,CPU结构,存储器和I/O空间,引脚功能,中断系统,1第2章 TMS320C54x的硬件结构知识要点,每课一题,DSP芯片内有3个CPU状态控制寄存器,用于表示工作状态和控制之用，分别说明是哪3个寄存器，并指出其中的状态位或者控制位ARP,DP,XF,INTM,IPTR,MP/MC,OVLY,DROM的作用。,2,每课一题DSP芯片内有3个CPU状态控制寄存器,用于表示工作,3,DSP的硬件结构,DSP的硬件结构：(1)外部结构：引脚信号；（2）内部结构：CPU、存储器、总线、片内外设（如接口、时钟等）等部分组成。,

2、3DSP的硬件结构 DSP的硬件结构：,4,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的外部结构：引脚（包括外部总线）,TMS320C54x芯片采用CMOS制造工艺，整个系列的型号基本上都采用塑料或陶瓷四方扁平封装形式（TQFP144)不同的器件型号其引脚的个数有所不同。下面 以TMS320VC5402芯片为例,介绍C54x引脚的名称及功能。,4第2章 TMS320C54x的硬件结构C54x的外部结构,5,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C5402共有144个引脚(TQFP144 封装)，引脚分布如图。,5第2章 TMS320C54x的硬件结构 C54,6,第2章 TMS320C

3、54x的硬件结构,TMS320C5402引脚：,电源引脚时钟引脚 控制引脚地址和数据引脚（即外部总线）,串行口引脚 主机接口引脚通用I/O引脚 测试引脚,6第2章 TMS320C54x的硬件结构 TMS320C54,7,第2章 TMS320C54x的硬件结构,TMS320C54x的内部组成,中央处理器CPU,I/O功能扩展接口,内部总线,特殊功能寄存器,数据存储器RAM,程序存储器ROM,串行口,主机通信接口HPI,定时系统,中断系统,C54x的内部结构,7第2章 TMS320C54x的硬件结构TMS320C54x,8,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的主要特性,1CPU,2存

4、储器,3指令系统,4在片外围电路,5电源,6片内仿真接口,7速度,8第2章 TMS320C54x的硬件结构C54x的主要特性,9,1CPU,4组总线：P,C,D,E总线 40位逻辑运算单元ALU：包括2个40位的累加器A,B和桶型移位寄存器。乘法器：17*17位；暂存器T(16位）。比较、选择、存储单元（CSSU），可用于Viterbi译码器的加法-比较-选择运算。,指数编码器，是一个支持单周期指令EXP的专用硬件。可以在一个周期内计算40位累加器数值的指数。,配有两个地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元（ARAU）。,9 1CPU 4组总线：P,C,D,E总线 指数编码

5、,10,2存储器,可访问的最大存储空间为192K16位，即64K字的程序存储器、64K字的数据存储器以及64K字的I/O空间。,片内ROM，可配置为程序存储器和数据存储器。,片内RAM有两种类型，即双寻址RAM（DARAM）和单寻址RAM（SARAM）。,10 2存储器 可访问的最大存储空间为19,11,3在片外围电路,具有软件可编程等待状态发生器 设有可编程分区转换逻辑电路 带有内部振荡器或外部时钟源的片内锁相环（PLL）发生器 支持全双工操作的串行口，可进行8位或16位串行通信 带4位预定标器的16位可编程定时器 设有与主机通信的并行接口（HPI）具有外部总线判断控制，以断开外部的数据总线

6、、地址总线和控制信号 数据总线具有总线保持器特性,11 3在片外围电路 具有软件可编程等待状,12,4电源,具有多种节电模式。可用IDLE1、IDLE2和IDLE3指令来控制芯片功耗，使CPU工作在省电方式。可在软件控制下，禁止CLKOUT输出信号。,5片内仿真接口,具有符合IEEE1149.1标准的片内仿真接口。,12 4电源 具有多种节电模式。5片内仿,13,6速度,5.0V电压的器件，其速度可达到40MIPS，指令周期时间为25ns。3.3V电压的器件，其速度可达到80MIPS，指令周期时间为12.5ns。2.5V电压的器件，其速度可达到100MIPS，指令周期时间为10ns。1.8V电

7、压的器件，其速度可达到200MIPS，每个核的指令周期时间为10ns。,13 6速度 5.0V电压的器件，其速度可达,14,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的内部结构,TMS320C54x的硬件结构图,14第2章 TMS320C54x的硬件结构C54x的内部,15,总线结构,（1）冯诺伊曼（Von Neuman）结构（DSP不采用）,15总线结构（1）冯诺伊曼（Von Neuman）结构（,16,（2）哈佛（Harvard）结构（DSP采用）,外部管理数据总线,外部管理地址总线,数据总线,数据地址总线,程序数据总线,程序地址总线,改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线，即一

8、条程序总线和多条数据总线。,16（2）哈佛（Harvard）结构（DSP采用）外部管理,17,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的内部总线结构,4组总线:P、C、D、E，每组2条，共8条总线,1）P组：程序总线。PB、PAB,访问程序存储器2）C、D组：数据读总线：CB、CAB、DB、DAB；3）E组：数据写总线：EB、EAB,17第2章 TMS320C54x的硬件结构C54x的内部,18,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x读/写操作占用总线情况,18第2章 TMS320C54x的硬件结构C54x读/写操,19,第2章 TMS320C54x的硬件结构,CPU包括下列

9、基本部件：40位算术逻辑运算单元ALU；2个40位的累加器A和B；支持-1631位移位范围的桶形移位寄存器；能完成乘法-加法运算的乘法累加器MAC；16位暂存寄存器T；16位转移寄存器TRN；比较、选择、存储单元CSSU；指数编码器；CPU状态和控制寄存器。,C54x的中央处理器CPU,19第2章 TMS320C54x的硬件结构CPU包括下列基本,20,第2章 TMS320C54x的硬件结构,ALU的功能框图,算术逻辑单元ALU,20第2章 TMS320C54x的硬件结构ALU的功能框图,21,第2章 TMS320C54x的硬件结构,累加器A和B,累加器结构,保护位：AG、BG 3932，作为

10、算术计算时的数据位余量，以防止迭代运算中的溢出。,高阶位：AH、BH 3116；,低阶位：AL、BL 150。,21第2章 TMS320C54x的硬件结构累加器A和B 累,22,第2章 TMS320C54x的硬件结构,【例】累加器A=FF 0123 4567H，执行带移位的STH和STL指令后，求暂存器T和A的内容。,STH A，8，T;A的内容左移8位，AH存入T,F F 0 1 2 3 4 5 6 7,0 1,2 3,4 5,6 7,0 0,2 3 4 5,T=2345H，A=FF 0123 4567H,STH A，-8，T;A的内容右移8位，AH存入T,F F 0 1 2 3 4 5 6

11、 7,4 5,2 3,0 1,F F,F F,F F 0 1,T=FF01H，A=FF 0123 4567H,STL A，8，T;A的内容左移8位，AL存入T,F F 0 1 2 3 4 5 6 7,0 1,2 3,4 5,6 7,0 0,6 7 0 0,T=6700H，A=FF 0123 4567H,STL A，-8，T;A的内容右移8位，AL存入T,F F 0 1 2 3 4 5 6 7,4 5,2 3,0 1,F F,F F,2 3 4 5,T=2345H，A=FF 0123 4567H,22第2章 TMS320C54x的硬件结构【例】累加器A=F,23,第2章 TMS320C54x的硬

12、件结构,桶形移位寄存器,1.组成框图,多路选择器MUX,MUX,MUX,MUX,符号控制SC,符号控制SC,符号控制SC,移位寄存器,移位寄存器(-1631),移位寄存器(-1631),移位寄存器(-1631),移位寄存器(-1631),写选择电路,写选择MSW/LSW,写选择MSW/LSW,写选择MSW/LSW,多路选择器MUX,用来选择输入数据。,符号控制SC,用于对输入数据进行符号位扩展。,移位寄存器,用来对输入的数据进行定标和移位。,写选择电路,用来选择最高有效字和最低有效字。,23第2章 TMS320C54x的硬件结构桶形移位寄存器,24,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2桶

13、形移位寄存器的输入,取自DB数据总线的16位 输入数据；,取自DB和CB扩展数据总 线的32位输入数据；,来自累加器A或B的40位 输入数据。,3桶形移位寄存器的输出,输出至ALU的一个输入端；,经写MSW/LSW选择电路 输出至EB总线。,DB15DB0,DB15DB0,DB15DB0,A,A,A,B,B,B,ALU,ALU,ALU,EB15EB0,EB15EB0,EB15EB0,24第2章 TMS320C54x的硬件结构2桶形移位寄存器,25,第2章 TMS320C54x的硬件结构,乘法-累加单元MAC,C54x的乘法-累加单元MAC是由乘法器、加法器、符号控制、小数控制、零检测器、舍入器

14、、饱和逻辑和暂存器几部分组成。,25第2章 TMS320C54x的硬件结构乘法-累加单元M,26,26零检测舍入器饱和逻辑取整40位加法器MUXXM,27,MAC单元具有强大的乘法-累加运算功能，可在一个流水线周期内完成1次乘法运算和1次加法运算。在数字滤波（FIR和IIR滤波）以及自相关等运算中，使用乘法-累加运算指令可以大大提高系统的运算速度。,27 MAC单元具有强大的乘法-累加运算功能，可在一个,28,第2章 TMS320C54x的硬件结构,比较、选择和存储单元CSSU,C54x的比较、选择和存储单元（CSSU）是一个特殊用途的硬件电路，专门用来完成Viterbi算法中的加法/比较/选

15、择（ACS）操作。,比较电路COMP,状态转移寄存器TRN,状态比较寄存器TC,多路选择器MUX,MUX,MUX,COMP,COMP,TRN,TRN,TC,TC,28第2章 TMS320C54x的硬件结构比较、选择和存储,29,第2章 TMS320C54x的硬件结构,例如，CMPS指令可以对累加器的高阶位和低阶位进行比较，并选择较大的数存放在指令所指定的存储单元中。指令格式：CMPS A，*AR1 功能：对累加器A的高16位字（AH）和低16位字（AL）进行比较，若AHAL，则AH*AR1，TRN左移1位，0TRN(0)，0TC；若AHAL，则AL*AR1，TRN左移1位，1TRN(0)，1T

16、C。,29第2章 TMS320C54x的硬件结构 例如，CM,30,第2章 TMS320C54x的硬件结构,指数编码器EXP,指数编码器是一个用于支持指数运算指令的专用硬件，可以在单周期内执行EXP指令，求累加器中数的指数值。,功能：求累加器中数据的指数值。指数值=冗余符号位-8,30第2章 TMS320C54x的硬件结构指数编码器EXP,31,例如：教材P34,31指累加器A 累加器B T寄存器 例如：教材P34,32,第2章 TMS320C54x的硬件结构,CPU状态和控制寄存器,C54x提供三个16位寄存器来作为CPU状态和控制寄存器，它们分别为：,状态寄存器0（ST0）状态寄存器1（S

17、T1）工作方式状态寄存器（PMST）,ST0和ST1主要包含各种工作条件和工作方式的状态；PMST包含存储器的设置状态和其他控制信息。,32第2章 TMS320C54x的硬件结构CPU状态和控制,33,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1状态寄存器0（ST0）,表示寻址方式和运行状态。,ST0的结构：,ARP,ARP,TC,TC,C,C,DP,DP：数据存储器页指针。用来与指令中提供的7位地址结合形成1个 16位数据存储器的地址。,DP,33第2章 TMS320C54x的硬件结构1状态寄存器0（,34,ARP：辅助寄存器指针。用来选择使用单操作数间接寻址时的 辅助寄存器AR0AR7。,T

18、C：测试/控制标志。用来保存ALU测试操作的结果。,C：进位标志位。用来保存ALU加减运算时所产生的进/借位。,OVA/B：累加器A/B的溢出标志。用来反映A/B是否产生溢出。,34ARP：辅助寄存器指针。TC：测试/控制标志。C：进位标,35,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2状态寄存器1(ST1),表示寻址要求、初始状态的设置、I/O及中断的控制等。,35第2章 TMS320C54x的硬件结构2状态寄存器1,36,BRAF：块重复操作标志位。用来指示当前是否在执行块重复操作。BRAF=0 表示当前不进行重复块操作；BRAF=1 表示当前正在进行块重复操作。,CPL：直接寻址编辑方式

19、标志位；用来指示直接寻址选用何种指针。CPL=0 选用数据页指针DP的直接寻址；CPL=1 选用堆栈指针SP的直接寻址。,36BRAF：块重复操作标志位。CPL：直接寻址编辑方式标志,37,XF：外部XF引脚状态控制位。用来控制XF通用外部输出引脚的状态。执行SSBX XF=1 XF通用输出引脚为1；执行RSBX XF=0 XF通用输出引脚为0。,HM：保持方式位；响应HOLD信号时，指示 CPU是否继续执行内部操作。HM=0 CPU从内部程序存储器取指，继续执行内部操作。HM=1 CPU停止内部操作。,37XF：外部XF引脚状态控制位。HM：保持方式位；响应HO,38,INTM：中断方式控制

20、位；用于屏蔽或开放所有可屏蔽中断。INTN=0 开放全部可屏蔽中断；INTN=1 禁止所有可屏蔽中断。,0：保留位，未被使用，总是读为0。,38INTM：中断方式控制位；0：保留位，未被使用，总是读为,39,OVM：溢出方式控制位；用来确定累加器溢出时，对累加器的加载方式。OVM=0 将运算的溢出结果直接加载到累加器中；OVM=1 当正溢出时，将007FFFFFFFH加载累加器；当负溢出时，将FF80000000H加载累加器。,SXM：符号位扩展方式控制位；用来确定数据 在运算之前是否需要符号位扩展。SXM=0 数据进入ALU之前禁止符号位扩展；SXM=1 数据进入ALU之前进行符号位扩展。,

21、39OVM：溢出方式控制位；SXM：符号位扩展方式控制位；用,40,第2章 TMS320C54x的硬件结构,3工作方式状态寄存器PMST,主要设定和控制处理器的工作方式和存储器的配置，反映处理器的工作状态。,中断向量指针,CPU工作方式选择位,RAM重复占位标志,地址可见控制位,数据ROM映射选择位,时钟输出选择位,乘法饱和方式位,存储饱和位,40第2章 TMS320C54x的硬件结构3工作方式状态寄,41,第2章 TMS320C54x的硬件结构,IPTR：用来指示中断向量表指向哪一页；MP/MC：用来确定是否允许使用片内程序存储器ROM OVLY：用来决定片内双寻址数据RAM是否映射到程序空

22、间。AVIS：用来决定是否可以从器件地址引脚线看到内部程序空间地址线；DROM：用来决定片内ROM是否可以映射到数据存储空间；CLKOFF：用来决定时钟输出引脚CLKOUT是否有信号输出；SMUL：用来决定乘法结果是否需要进行饱和处理；SST：用来决定累加器中的数据在存储到存储器之前，是否需要饱和处理。,41第2章 TMS320C54x的硬件结构 IPTR：用来,42,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的存储空间结构,C54x共有192K字的存储空间，分成3个相互独立的存储空间：,64K字（16位）的程序存储空间；64K字（16位）的数据存储空间；64K字（16位）的I/O空间。

23、,42第2章 TMS320C54x的硬件结构 C54x的存,每课一题,DSP的存储器分为程序存储器和数据存储器，都有64K的地址空间，这些地址空间是如何分配和使用的？参看教材P36页的内存图，理解内存资源的使用方法。,43,每课一题DSP的存储器分为程序存储器和数据存储器，都有64K,44,1)程序存储空间：存放指令代码和系数表；2)数据存储空间：存放临时数据；3)I/O存储空间：指其他模块的地址,441)程序存储空间：存放指令代码和系数表；,45,第2章 TMS320C54x的硬件结构,所有C54x芯片都含有片内RAM和ROM。,片内RAM,SARAM,DARAM,单寻址RAM,双寻址RAM

24、,DARAM：由存储器内的一些分块组成。每个DARAM块在单周期内能被访问2次。,SARAM：由存储器分块组成。每个SARAM块在单周期内只能被访问1次。,片内ROM：主要存放固化程序和系数表。一般构成程序存储空间，也可以部分地映射在数据存储空间。,45第2章 TMS320C54x的硬件结构 所有C5,46,第2章 TMS320C54x的硬件结构,片内存储器的优点：,不需要插入等待状态；与外部存储器相比，成本低；比外部存储器功耗小。,DARAM和SARAM既可以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。,46第2章 TMS320C54x的硬件结构片内存储器的优点：

25、,47,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x片内存储器资源配置,47第2章 TMS320C54x的硬件结构C54x片内存储,48,第2章 TMS320C54x的硬件结构,存储空间结构,C54x片内和片外存储器（包括程序存储器和数据存储器）统一编址。内部RAM可存数据空间，也可存程序。ROM可存程序，也可以部分存数据；ROM可以存放数据，RAM可以存放程序。,48第2章 TMS320C54x的硬件结构存储空间结构,49,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1）MP/MC位：控制片内ROM是否存放程序。指工作模式。,当MP/MC=1时，称为微处理器模式。片内ROM不存放程序。,当M

26、P/MC=0时，称为微计算机模式。片内ROM可存放程序。,3个控制位：MP/MC，OVLY，DROM（控制存储器的使用和分配）,49第2章 TMS320C54x的硬件结构 1）MP/,50,第2章 TMS320C54x的硬件结构,OVLY=0时，片内RAM只存放数据。,OVLY=1时，片内RAM可存放程序和数据。,2）OVLY位：控制片内RAM是否存放程序。,DROM=0时，片内ROM只存放程序。,DROM=1时，片内ROM可存放数据。,3）DROM位：控制片内ROM是否存放数据。,50第2章 TMS320C54x的硬件结构 OVLY,51,第2章 TMS320C54x的硬件结构,TMS320

27、VC5402存储器配置结构,51第2章 TMS320C54x的硬件结构TMS320VC5,52,第2章 TMS320C54x的硬件结构,程序存储空间（64K,分为0511页，每页128字）,程序可存放在片内ROM、DARAM和片外ROM 3个位置 C5402共有20条地址线，可寻址1M字的外部程序存储器。它的内部ROM和DARAM可通过软件映射到程序空间。当存储单元映射到程序空间时，CPU可自动地按程序存储器对它们进行寻址。如果程序地址生成器（PAGEN）产生的地址处于外部存储器，CPU可自动地对外部存储器寻址。,52第2章 TMS320C54x的硬件结构 程序存储空间（,53,第2章 TMS

28、320C54x的硬件结构,程序存储空间的扩展（了解）,在C54x系列芯片中，有些芯片采用分页扩展的方法，使程序存储空间可扩展到1M8M。,如：C5409和C5416可扩展到8M。C5402有20条外部程序地址总线，其程序 空间只能扩展到1M。,53第2章 TMS320C54x的硬件结构程序存储空间的扩,54,第2章 TMS320C54x的硬件结构,分页扩展技术的特点：有20或23条外部程序地址线，可寻址1M或8M存储空间；有1个额外的存储器映像寄存器程序计数器扩展寄存器XPC，7位有效位，27128；有6条寻址扩展程序空间的指令，用于寻址扩展程序空间。,54第2章 TMS320C54x的硬件结

29、构分页扩展技术的特点,55,第2章 TMS320C54x的硬件结构,内部ROM,C5402共有4K字的内部ROM。,当MP/MC=0，4K字的ROM被映射到程序空间，这种模式比较常用。,低2K：用户专用程序，但要找厂家才能烧入，仿真时可用。高2K：TI公司定义,出厂时已经固化了引导程序、中断向量表 和常数表。,55第2章 TMS320C54x的硬件结构内部ROM,56,第2章 TMS320C54x的硬件结构,TI公司定义的内容（ROM高2K中：F800FFFF)：,引导程序。,256字律扩展表。256字A律扩展表。256字正弦函数值查找表。保留 中断向量表。,F800H FBFFHFC00HF

30、CFFHFD00HFDFFHFE00HFEFFHFF00HFF7FHFF80HFFFFH,56第2章 TMS320C54x的硬件结构 TI公司定义,57,自举引导方法：复位后先执行复位中断向量指令，从而启动引导程序，引导程序选择一种方式，即从串行口、外部存储器、I/O口、主机接口几种方式中选择一种，搬移用户程序（存放在片外）到片内指定位置，然后将PC指针指向程序入口，从而完成用户程序的引导过程。,数据存储空间（64K,分为0511页，每页128字）,数据存储空间的配置,57自举引导方法：复位后先执行复位中断向量指令，从而启动引导,58,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的数据存储

31、空间由内部和外部存储器构成，共有64K字，采用内部和外部存储器统一编址。数据可存放在3个区域：片内RAM、ROM和片外RAM中。,58第2章 TMS320C54x的硬件结构 C54x,59,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x的内部数据存储器由SARAM、DARAM和内部ROM组成。,当DROM=0时，内部ROM不映射到数据空间；当DROM=1时，部分内部ROM映射到数据存储空间。,C54x片内数据存储器容量及其分配,59第2章 TMS320C54x的硬件结构 C54x,60,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C5402数据存储空间结构：0511页,0000H0050H 存储

32、器映像寄存器,0060H007FH 暂存器SPRAM,0080H3FFFH 内部DARAM,4000HEFFFH 外部存储器,DROM=1 使用内部ROM,F000HFEFFH 内部ROM,FF00HFFFFH 保留,DROM=0 不使用内部ROM,F000HFEFFH 外部存储器,存储器映像寄存器,暂存器SPRAM,内部DARAM(16K字）,外部存储器,DROM=1 内部ROM,DROM=1 保留,60第2章 TMS320C54x的硬件结构C5402数据存,61,第2章 TMS320C54x的硬件结构,内部RAM前面的配置：,存储器映像的CPU寄存器,0000001FH：,特殊功能寄存器,

33、存储器映像的外设寄存器,0020005FH：,外设寄存器,暂存器SPRAM(DP=0),0060007FH：,暂存寄存器,008003FFH(16K)：,7个DARAM数据块。,61第2章 TMS320C54x的硬件结构内部RAM前面的配,62,第2章 TMS320C54x的硬件结构,RAM分块：为了便于CPU的并行操作，提高芯片的高速处理能力，从0080H开始，按每80H（128）个存储单元为一个块，将DARAM分成若干个数据块。分块以后，用户可以在同一个周期内从同一块DARAM中取出两个操作数，并将数据写入到另一块DARAM中。,62第2章 TMS320C54x的硬件结构 RAM分,63,

34、第2章 TMS320C54x的硬件结构,存储器映像寄存器(教材P41),在C54x的数据存储空间中，前80H个单元（0页）包含有的CPU寄存器、片内外设寄存器和暂存器。这些寄存器全部映射到数据存储空间，称作存储器映像寄存器MMR。,存储器映像寄存器MMR：CPU寄存器特殊功能寄存器；片内外设寄存器；暂存器SPRAM。,63第2章 TMS320C54x的硬件结构存储器映像寄存器,64,第2章 TMS320C54x的硬件结构,特殊功能寄存器 功能：主要用于程序的运算处理和寻址方式的选 择和设定。地址范围：0000H001FH。,C5402的CPU寄存器共有27个，CPU访问这些寄存器时，不需要插入

35、等待时间。,外设寄存器 功能：用来控制片内外设电路的状态和存放数据。地址范围：0020H005FH。,64第2章 TMS320C54x的硬件结构 C540,65,暂存器SPRAM 功能：用来暂存变量。地址范围：0060H007FH。,包括串行口通信控制寄存器组、定时器定时控制寄存器组、时钟周期设定寄存器组等。,65暂存器SPRAM 包括串行口通信控制寄存器组、定,66,第2章 TMS320C54x的硬件结构,I/O空间（64K，指其他模块的地址),C54x除了程序和数据存储空间外，还提供了一个具有64K字的I/O空间。主要用于对片外设备的访问。可以使用输入指令PORTR和输出指令PORTW对I

36、/O空间寻址。,在对I/O空间访问时，除了使用数据总线和地址总线外，还要用到IOTRB、IS和R/W控制线。,IOTRB和IS：用于选通I/O空间；,R/W：用于控制访问方向。,66第2章 TMS320C54x的硬件结构 I/O空间（,67,DSP中断系统,主程序：一般为监控程序中断程序（ISR)：具体实现某种功能中断：当需要处理某个事件时，产生一个中断信号，请求CPU执行中断程序，完成后返回主程序中断源：中断的响应条件：2个控制寄存器：IFR(中断标志）,IMR（中断屏蔽控制）优先级中断的分类：中断的响应过程：中断向量中断向量表,67 DSP中断系统主程序：一般为监控程序,68,DSP中断系

37、统,TMS320C54x系列DSP的中断有硬件中断和软件中断之分，共30个中断源，教材P44)。软件中断由程序指令产生（INTR、TRAP或RESET），直接执行某个中断程序。硬件中断由电路的一个信号产生。这些中断使DSP暂时停止主程序的执行，而去执行中断服务程序（ISR）。,68 DSP中断系统TMS320C54x系列DSP的中断有,69,DSP的硬件中断，一般由硬件设备产生。硬件中断分为两种类型：外部硬件中断由外部中断口的信号触发；内部硬件中断由片内外设的信号触发。,当多个硬件中断同时请求时，DSP根据其优先级的不同对其进行响应。,69DSP的硬件中断，一般由硬件设备产生。硬件中断分为两种

38、类,70,可屏蔽中断和非屏蔽中断 可屏蔽中断（可用软件控制是否响应的中断）C54x有16个用户可屏蔽中断,70可屏蔽中断和非屏蔽中断,71,对于C5402，这些中断名为：INT3INT0;RINT0/XINT0、RINT1/XINT1（串口中断）TINT0/TINT1(定时器中断)DMAC4/DAAC5(DMA中断）HPIINT(HPI中断)非屏蔽中断（中断不能禁止，DSP无条件响应）C54x的非屏蔽中断包括所有的软件中断和两个外部硬件中断/RS和NMI。,71对于C5402，这些中断名为：,72,中断寄存器(2个）,1）中断标志寄存器IFR如果有中断产生，则IFR对应的中断标志位置1，中断响

39、应后标志位自动清零2）中断屏蔽寄存器IMR用于单独控制每一个中断，若某中断的屏蔽位为0则禁止该中断，为1允许。3）中断总开关INTM（ST1中的控制位）为0时打开所有的中断，为1时关闭所有的中断4）非屏蔽中断不受上述寄存器控制,72中断寄存器(2个）1）中断标志寄存器IFR,73,中断控制,DSP中断处理分为三个阶段 请求中断 响应中断 执行中断服务程序,1.中断请求,一个中断可由硬件器件或软件指令提出请求。当产生一个中断时，中断标志寄存器IFR中相应的中断标志位被置1。不管中断是否被处理器应答，该标志位都会置1。当相应的中断响应后，该标志位自动被清除。,73中断控制DSP中断处理分为三个阶段

40、1.中断请求,74,对于软件中断和非屏蔽中断，CPU将立即响应，进入相应中断服务程序。对于硬件可屏蔽中断，只要满足以下3种条件后CPU才能响应中断。,2.中断响应,当前中断优先级最高。,C54x按照中断优先级响应中断请求。,74 对于软件中断和非屏蔽中断，CPU将立即响应，进入,75,INTM位为0（INTM为可屏蔽中断总开关,在PMST寄存器中）,当INTM=0，所有可屏蔽中断被打开。当INTM=1，所有可屏蔽中断被禁止。,中断标志位IFR=1,屏蔽位IMR=1（IMR为中断分开关）。在IMR1,允许该中断，IMR=0禁止该中断,75 INTM位为0（INTM为可屏蔽中断总开关,在PM,76

41、,CPU响应中断后，发送应答信号IACK0，将IFR清零，INTM置1，然后再执行中断，具体过程如下：,3.中断的响应1）中断转移指令（在中断向量单元中）中断服务程序 2）所有中断源的中断向量安排在一起组成中断向量表，占一页的空间，其中每个中断源的中断向量占4个单元,保护现场，将程序计数器PC值压入堆栈；PC中断向量；执行中断向量指令(转移指令，转向中断程序）；执行中断服务程序（ISR)；执行返回指令；从堆栈中弹出返回地址，加载到PC中；继续执行主程序。,76 CPU响应中断后，发送应答信号IACK0，将I,77,4.保护现场（目的：用于恢复主程序的运行）,将PC指针，某些寄存器的值等放在堆栈

42、中保存，中断程序执行完后从堆栈中取出，恢复主程序的运行。,774.保护现场（目的：用于恢复主程序的运行）将P,78,当保存和恢复上下文时，应考虑如下几点：当使用堆栈保存上下文时，必须按相反的方向执行恢复；当恢复ST1寄存器的BRAF位之前，应该恢复BRC位。如果没有按照这个顺序，BRC=0，则BRAF位将被清除。,78 当保存和恢复上下文时，应考虑如下几点：,79,中断操作总结,(1)可屏蔽中断操作过程：设置IFR寄存器的相应标志位；测试中断响应条件；当中断响应后，清除相应的标志位IFR，屏蔽其他可屏蔽中断(INTM=1)；PC值保存到堆栈中；执行中断向量中的指令和中断服务程序；中断返回，将返

43、回地址从堆栈中弹出给PC；CPU继续执行主程序。,79中断操作总结(1)可屏蔽中断操作过程：,80,(2)非屏蔽中断操作过程：CPU立刻响应该中断，产生中断响应信号；如果中断是由RS、NMI或INTR指令请求的，则INTM位被置1；,若INTR指令已经请求了一个可屏蔽中断，则相应的标志位被清零；PC值保存到堆栈中；执行中断服务程序；中断返回，将返回地址从堆栈中弹出给PC；CPU继续执行主程序。,80(2)非屏蔽中断操作过程：若INTR指令已经请,81,中断流程图,81中断流程图,82,中断向量地址,计算方法IPTR(高9位）中断号左移2位（低7位）举例：教材P44,中断源说明表教材P47复位中

44、断向量地址FF80H,82中断向量地址计算方法,83,系统的复位（RS有双重作用：对系统复位的同时，也被看作一个非屏蔽中断，会执行复位中断程序，即主程序）,C54x设有复位输入引脚RS，通过RS可对芯片进行复位，使程序从FF80H单元开始执行。,83 系统的复位（RS有双重作用：对系统复位的同时，也被,84,第2章 TMS320C54x的硬件结构,通用I/O引脚,C54x芯片为用户提供了两个通用的I/O引脚。,XF：用于程序向外设传输标志信息。通过此引脚的置位或复位，可以控制外设 的工作。,BIO：用来监控外部设备的运行状态。在实时控制系统中，通过查询此引脚控制 程序流向，以避免中断引起的失控现象。,84第2章 TMS320C54x的硬件结构通用I/O引脚,