第四章-TMS320系列DSP芯片

大连理工大学出版社DSP原理与实训指导新世纪高职高专教材编审委员会组编主编喻宗泉大连理工大学出版社第四章TMS320系列DSP芯片4.1TMS320C2xx系列DSP4.2TMS320C3x系列DSP4.3TMS320C5000系列DSP大连理工大学出版社4.1TMS320C2xx系列DSPTMS320C2XX是TI公司推出的继TMS320C2X和TMS320C5X之后的一种低价格、高性能的定点DSP芯片,也称为C2000系列。TMSC2000系列DSP主要用于代替MCU，应用于各种工业控制领域和消费电子产品，尤其是电机控制领域。C2000系列DSP芯片具有如下特点:（1）处理能力强。指令周期最短是25ns，运算能力达40MIPS。（2）片内具有较大的闪速存储器。（3）芯片的功耗低。（4）资源配置灵活。大连理工大学出版社4.1.1TMS320F206的结构特点4.1TMS320C2xx系列DSP1)5V工作电压，20MHz主频时，指令周期50ns;2)3个外部中断引脚；3)片内存储器：544×16bit双寻址RAM，分为B0,B1,B2三块，其容量分别为256，256，32，统称为DARAM;32K×16bit用户可编成Flash，作为程序空间；4K×16bit单寻址RAM，可作为程序和数据空间，称为SARAM。4)寻址空间共244k×16bit64K程序（PS）空间64K数据（DS）空间64KI/O（IS）空间5)32bit算术逻辑单元（ALU）/累加器（ACC）；6)16×16bit乘法器，乘积结果寄存器32bit；大连理工大学出版社7)程序空间和数据空间之间可进行数据搬移；8)8级内部硬件堆栈，存放调用/中断返回地址；9)片内设备：16bit定时器；片上软等待产生器：可以分别为PS、DS、IS空间产生0~7个等待；片上振荡器和锁相环，有倍频和分频功能：乘1、乘2、乘4、除2；6个通用I/O引脚；全双工异步串口UART；增强的同步串口，带4级FIFO。10)硬件等待；11)休眠的IDLE模式，低功耗；12)标准的IEEE1149.1仿真口；13)100脚表贴器件。4.1.1TMS320F206的结构特点4.1TMS320C2xx系列DSP大连理工大学出版社4.1.2TMS320F206引脚与兼容性4.1TMS320C2xx系列DSPTMS320F206的引脚1引脚名引脚号类型说明D0~D2D3~D6D7~D10D11D12~D1538~4126~2931~343638~41I/O/Z并行数据总线D15[最高有效位(MSB)]到D0[最低有效位(LSB)]。多路转换TMS320F206和外部数据空间/程序空间或I/O空间之间的数据。当无输出(R/为高)、保持,=0时变成高阻。OFFRSW大连理工大学出版社A12~A15A8~A11A7A4~A6A0~A371~7466~696460~6255~58O/Z地址线，对片外的数据空间、I/O空间访问时，F206驱动地址线，＝0时为高阻。4.1.2TMS320F206引脚与兼容性4.1TMS320C2xx系列DSPTMS320F206的引脚1OFF............大连理工大学出版社4.1.2TMS320F206引脚与兼容性4.1TMS320C2xx系列DSP兼容性2C2xx系列的所有不同型号的DSP具有相同的CPU结构（包括相同的指令系统）和不同的CPU外围电路配置，指令集兼容。C2xx与早期的C2x、C5x型号或C2xx之间各型号的指令兼容，但由于片内资源不同，程序移植时，必须考虑是否有这些功能以及这些资源的地址是否一致。大连理工大学出版社位名称说明15~13ARP当前ARx寄存器号，x＝0~712OV算术逻辑单元ALU溢出时为111OVM溢出模式位，OVM＝0时，对溢出不作处理，OVM＝1时，将溢出数据置为最大正数/负数，即饱和9INTM全局中断屏蔽，INTM＝1时，屏蔽所有可屏蔽中断，复位时为18~0DP页指针，此9bit和直接寻址指令的低7bit形成16bit地址4.1.3片内资源4.1TMS320C2xx系列DSP寄存器及相关功能说明1状态寄存器ST0大连理工大学出版社位名称说明15~13ARB在不执行LST指令时，当ARP装入新值时，ARB保存旧的ARP值，但LST#1指令将同一值放入ARP和ARB12CNF片内RAM设置，CNP=0时，片内双存取RAM的B0块和B1块映射为数据空间。CNF=1，则B0和B1映射为程序空间。复位后，CNP=011TC测试/控制位，当BIT，BITT,CMPR,NORM指令测的条件成立时，TC=1,否则，TC=0。可用于条件跳转、调用和返回。4.1.3片内资源4.1TMS320C2xx系列DSP寄存器及相关功能说明1状态寄存器ST1大连理工大学出版社10SXM符号扩展，SXM=1能使符号扩展，SXM＝0禁止符号扩展，累加器高位受影响9C进位。当加法有进位或减法有借位时为1，否则为0。复位时为14XFXF引脚状态位，通过指令SETCXF置位，CLRCXT复位。复位后为11~0PM乘法结果移位模式。PM=00时，PREG不移位就装入ACC，PM=01,PREG先左移1位再进ACC;PM=10,PREG先左移4位再进ACC;PM=11,PREG先右移6位再进ACC。左移时，低位填0；右移时，高位符号扩展，PREG内容不变。复位后，PM=004.1.3片内资源4.1TMS320C2xx系列DSP寄存器及相关功能说明1大连理工大学出版社4.1.3片内资源4.1TMS320C2xx系列DSP寄存器及相关功能说明1位名称说明15FRDN为1时，将引脚定义为R/的反相；为0时为正常信号，复位后为02DON与PON共同决定SARAM映射方式1PONDON:PON=0:0时，SAPAM不用，对此地址访问时当作对片外的访问DON：PON=0:1时，SAPAM映射为程序空间8000hDON：PON=1:0时，SAPAM映射为数据空间800hDON：PON=1:1时，SAPAM同时映射为程序空间8000h和数据空间800h。复位为1:10MP/锁存复位时MP/RDWMCMC模式寄存器PMST大连理工大学出版社4.1.3片内资源4.1TMS320C2xx系列DSP存储器2TMS320F206的地址映射分为4个可独立选择的空间：可寻址的存储器空间为224K字（程序空间64K16位字，数据空间64K字，I/O空间64K字，还有32K字全局存储空间）。其中，片内双访问RAM644字（288字用于数据，另256字可用于程序或数据），片内闪速存储器（FlashRAM）32K字，片内单访问RAM4K字。大连理工大学出版社4.1.3片内资源4.1TMS320C2xx系列DSP中断3TMS320F206的中断分为硬件中断和软件中断。硬件中断又分为外中断和内中断。~、和是外中断。定时器（TINT）中断、串行端口中断（TINT和RINT）、UART、TXRXINT是内中断。软中断由指令TRAP、INTR和NMI引发。的优先级最高，其次是，定时器中断和UART的优先级最低。INT3INT1RSNMINMIRS大连理工大学出版社4.1.4指令集4.1TMS320C2xx系列DSP汇编指令形式：标号操作符操作数1，操作数2，操作数3标号是可选项，操作数可以有0~3个。操作符规定了DSP作何种操作。操作数可以是立即数、存储器地址、表示移位位数的数值，或寄存器。存储器地址可以是程序空间、数据空间或I/O空间。按寻址方式指令可分为：立即寻址、直接寻址、间接寻址和累加器寻址。按功能指令可分为运算指令操作符、数据存取操作符、控制指令操作符。大连理工大学出版社引脚名类型说明A23~0O/Z地址总线，DSP访问片外存储器时有效D31~0I/O/Z数据总线O/Z访问片外时的选通信号I访问片外时，外设准备好信号，指示DSP可以结束本次访问I保持信号，迫使DSP置A23~0、D31~0、、R/为高阻，使外设取得总线的控制权4.2.1TMS320C31引脚与内部结构4.2TMS320C3x系列DSPTMS320C31的引脚RDYSTRBHOLDAW.........大连理工大学出版社4.2.1TMS320C31引脚与内部结构4.2TMS320C3x系列DSPAD指令缓存64×32片内RAM11K×32片内RAM01K×3223~031~0CPU浮点定点乘法器浮点定点ALU8扩展精度寄存器8辅助寄存器2变址寄存器地址产生1地址产生212控制寄存器DMA源目的计数控制定时器0定时器1串口0XRDYMSTRBIOSTRBXR/WXA(12~0)XD(31~0)串口1ROM4K×32TMS320C30的功能结构图大连理工大学出版社位名称说明0C进/借位标志，高有效1V溢出标志，高有效2Z为零标志，结果为0时，此标志为1，高有效3N结果为负标志，高有效4UF浮点下溢出标志，高有效5LV锁存的溢出标志，高有效6LUF锁存的浮点下溢出标志，高有效......4.2.2寄存器与存储器4.2TMS320C3x系列DSP寄存器1状态寄存器大连理工大学出版社4.2.2寄存器与存储器4.2TMS320C3x系列DSP存储器280A000HFFF000HFFFFFFH800000H8098C00H809FC1H中断矢量自引导程序BOOT1BOOT2片外STRB有效保留设备寄存器映射片内RAM块01K片内RAM块10K－63中断矢量（片内）BOOT30000H00C0H01000H400000H808000H809800H片外STRB有效800000H中断矢量片外STRB有效保留设备寄存器映射片内RAM块01K片内RAM块11K0000H00C0H400000H808000H809800H片外STRB有效80A000H809C00HFFFFFFHTMS3230C31的存储器大连理工大学出版社4.2.3引导方式4.2TMS320C3x系列DSP当TMS320C31的MCBL/引脚为低电平时，复位后从TMS320C31片外地址0000H开始执行程序，此处的程序存储器必须是32位的。当MCBL/引脚为高电平时，工作于微机算机自引导方式，在这种情况下，TMS3320C31可从三个特定的地址装入程序（B00T1,B00T2,BOOT3），也可从串行口装入程序。MPMP从串行口装入时，采用固定的32位突发方式。装入方式设置是通过复位之后设置四个外部中断之一来实现。与EPROM接口时，用户可用软件设置等待周期个数，也可以用硬件来产生等待周期，可设定是字节、半字（8位）或字装入，应用灵活。大连理工大学出版社4.2.3引导方式4.2TMS320C3x系列DSP复位MCBL/MP=0INT3=0INT0=0INT1=0INT2=0从0000H执行串口引导从BOOT1:1000H引导Y从BOOT1:1000H引导Y从BOOT1:1000H引导YYNNNNTMS320C31的引导程序会从指定设备上加载用户程序码，用户程序码的排列必须按规定的格式和顺序。从8位存储器引导是最经济、最常用的方式。大连理工大学出版社4.2.4中断与指令集4.2TMS320C3x系列DSPTMS320C3x的汇编语言指令集有113条指令，所有指令占1个机器字长，大部分指令是单周期，可以分为6类：数据传送类，两操作数算术/逻辑类，三操作数算术/逻辑类，程序控制类，互锁操作数类及并行操作数类。12条数据传送指令可从存储器中读一个字装入寄存器，将一个字从寄存器存入存储器中并进行堆栈操作。二操作数指令有35条，提供整数、浮点、逻辑运算及多精度算术操作。三操作数指令17条，可以在一个指令周期内完成具有三个操作数的运算，其中两个是源操作数，另一个是目的操作数。大连理工大学出版社4.2.4中断与指令集4.2TMS320C3x系列DSP程序控制指令共16条，它们影响程序的流向，其中有块重复指令RPTB和单指令重复指令RPTS。除了有标准跳转指令外，还有延迟跳转指令，有些指令具有条件