DSP技术及应用 教学课件 作者 江金龙 第1-2章_第2章.ppt

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1、第2章TMS320C54x数字信号处理器硬件结构2.1TMS320C54x的内部结构及主要特性2.2总线结构2.3存储系统2.4中央处理单元(CPU)2.5TMS320VC5416的引脚及说明2.1TMS320C54x的内部结构及主要特性2.1.1TMS320C54x的内部结构TMS320C54x系列DSP芯片产品虽然很多，但其体系结构基本上是相同的，特别是核心CPU部分，各个型号间的差别主要是片内存储器和片内外设的配置。图2.1给出了TMS320C54x的典型内部结构框图。C54x的硬件结构基本上可分为三大块,如下所述。(1)CPU部

2、分包括算术逻辑单元、累加器、乘法器/加法器、桶形移位寄存器、指数编码器、比较选择存储单元及各种专门用途的寄存器、地址生成器、内部总线等。(2)存储器部分包括片内程序ROM、片内单访问数据RAM(SARAM)、片内双访问数据RAM(DARAM)及外接存储器接口等。(3)片内外设部分包括定时器、各种类型的串口、主机接口、片内的锁相环(PLL)时钟发生器以及各种控制电路等。　　此外，芯片中还包含仿真功能及IEEE1149.1标准接口，用于芯片开发应用时进行仿真。图2.1TMS320C54x的典型内部结构框图2.1.2TMS320C54x的主要特性

3、1.CPU部分(1)先进的多总线结构，具有1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线。(2)40位算术逻辑单元(ALU)，包括40位的桶形移位寄存器和2个独立的40位的累加器。(3)17位×l7位的并行乘法器与一个40位的专用加法器结合在一起，用于非流水线的单周期乘/累加操作。(4)比较、选择和存储单元(CSSU)，用于Viterbi操作(一种通信的编码方式)中的求和/比较选择。(5)指数编码器用于单周期内计算40位累加器的指数值。(6)2个地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术单元。2.存储器系统(1)具有192K字的可寻址空

4、间：64K字的程序空间，64K字的数据空间和64K字的I/O空间，有的芯片内还具有多达256K~8M字的扩展地址空间。(2)片内存储器的结构和容量可根据芯片的型号有所不同。3.片内外设和专用电路(1)软件可编程等待状态产生器。(2)可编程的存储器体转换逻辑。(3)片内的锁相环(PLL)时钟发生器，可采用内部振荡器或外部的时钟源。(4)外部总线关断控制电路可用来断开外部数据总线、地址总线和控制信号。(5)数据总线具有数据保持特性。(6)可编程的定时器。(7)直接存储器访问(DMA)控制器。(8)有可与主机直接连接的8位并行主机接口(H

5、PI)，有些产品还包括扩展的8位并行主机接口(HPI8)和16位并行主机接口(HPI16)。(9)片内的串口根据型号不同可分为全双工的标准串口、支持8位和16位数据传送的时分多路(TDM)串口、缓冲串口(BSP)以及多通道缓冲串口(McBSP)。4.片内的引导功能　　除TMS320C5420外，C54x系列所有的芯片都具有片内引导功能，能从片外的存储器或片内的串口将程序引导并装入指定的存储器。5.指令系统(1)单指令重复和块重复操作指令。(2)用于程序和数据管理的存储器块传送指令。(3)32位长操作数指令。(4)同时读入2个或3个操作

6、数的指令。(5)并行存储和装入的算术指令。(6)条件存储指令。(7)快速从中断返回的指令。(8)具有延迟转移的调用指令。(9)指令的执行采用指令预提取、指令提取、指令译码、访问操作数、读取操作数和执行6级流水线并行结构，大大提高了指令的执行速度。6.执行速度(1)单指令周期时间分为25/20/15/12.5/10ns；(2)每秒指令数为40/50/66/80/100/200MIPS(MIPS，每秒百万级指令数)。7.电源和功耗(1)可采用5V、3.3V、3V和1.8V(或2.5V)的超低电压供电；在型号中分别用C、LC、UC和VC指

7、明，如TMS320C54x、TMS320LC54x和TMS320UC54x。(2)可采用功耗下降指令IDLE1、IDLE2和IDLE3控制芯片的功耗。(3)可控制禁止CLKOUT信号。8.片内的仿真功能　　具有符合IEEE1149.1标准的片内仿真接口，可与主机连接，用于系统芯片的开发与应用。2.2总线结构C54x片内有8条16位总线：1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线,这些总线的功能如下：(1)1条程序总线(PB)传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。(2)3条数据总线(CB、DB和EB)将内部各单元(如CPU、数据地址生

8、成电路、程序地址生成电路、芯片外围电路以及数据存储器)连接在一起。其中，CB和DB传送来自数据存储器的数据，EB传送写到存