武汉理工 DSP原理及应用 实验指导书.doc

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1、TMS320C5402芯片介绍1DSP芯片介绍1.1DSP芯片及系统TI是全球DSP的主要供应商，其DSP芯片已经发展了好几代。其发展过程如下：1）C2x是技术比较成熟的一代DSP处理器，在我国有着广泛的应用。不过它已逐渐退出历史舞台。2）C2XX是TI公司的一代高性能、低价位定点DSP处理器。主要有TMS320C203/C204/C205，TMSC209.TMS320F206/F207,时钟频率达40M，它是TI最早使用片内内存的一代DSP芯片。3）C54x是TI推出的又一代高性能、低功耗定点DSP处理器。包括541，542，545，548。C54X满

2、足实时嵌入设备的要求。如电信设备，无线通线设备。4）TMS320C62XX系列是新一代超高性能DSP处理器。例如TMS320C6201.它的最大处理能力高达1600MIPS,即16亿次每秒定点运算，是当前市场中所有的定点DSP芯片中速度最快、处理能力最强的DSP处理器。用于移动式无线基站、调制解调器、语音压缩、多媒体系统、家电领域。TMS320系列中同一代芯片具有相同的CPU结构，但是片内存储器和片内外设的配置是不同的。TMS320C54xDSP具有如下的优点：1)具有哈佛结构的CPU，具有高度的并行性；2)包含定点，浮点，多CPU；3)主要用于实时处理

3、；4)灵活的指令集；5)高速；6)并行；7)性价比高；8)c编程。TMS320C54xDSP芯片的总体结构如下：从上图可以看出，DSP芯片具有计算，存储，和通信的功能。这恰好与数字思想是吻合的。只要对数字比特进行运算和存储及传输就能完成任何复杂的功能，这就是数字化的思想。在此CPU充当计算功能，而片内存储起数据缓存作用，另外片内外围电路则是传输通道。除上述结构特征外，DSP芯片还具有适合于数字信号处理的特点：1）改进的哈佛结构。冯·诺依曼结构，其特点是程序和数据共用一个存储空间。统一编址依靠令计数器提供的地址进行区分。由于对数据和程序进行分时读写，执行速

4、度慢。哈佛结构是程序和数据具有独立的存储空间，有着各有的独立总线。由于可同时对数据和程序进行寻址，它大大地提高了数据处理能力。改进型哈佛结构是在数据总线和程序总线之间建立交叉连接。这样允许数据存放在程序存储器内，另外指令可存储在CACHE中。2）流水线操作。一个指令是分为取指令、译码、取操作数、执行。显然是顺序的，但如果有多条这样的流水同时进行，将会大大减少指令执行时间。3）采用硬件乘法器。4）一套专门为数字信号处理而设计的指令系统。5)快速的指令周期。6)良好的多机并行运行特性，提供了并行运行的通信接口。一个相对完备的DSP系统框图如下所示DSP系统具

5、有如下特点：1）精度高,相比R/L/C网络只要提高A/D和D/A的精度将有效提高整体精度。2）可靠性强。由数字电路的特点所决定。3）集成度高。4）接口方便。对于系统集成接口设计是关键。5）灵活性好。可编程。6）保密性好。1.2CPU及总线结构TMS320C54xCPU包括：1)具有一条程序总线，三条数据总线，四条地址总线的哈佛结构。2)40bit的算术逻辑单元，包含一个40bit桶行移位器和两个40bit的寄存器，寄存器是用来保存CPU的运算结果或提供数据输入的。3)可以在一个周期内执行乘及累加操作的硬件单元mac指令。4)比较，选择，保存单元，CSSU

6、。5)指数编码器。6)两个地址产生单元，包括八个辅助寄存器和两个辅助寄存器算术单元。a)数据地址产生单元b)程序地址产生单元7)桶形移位器。8)17×17bit乘法器TMS320C54x具有增强的哈佛结构，它共有八条总线，如下图：分开的程序和数据空间允许同时访问程序和数据。提供了高并行性。例如在一个周期内可以执行三次读和一次写。正是利用了这种结构，DSP可以执行特定指令的同时把结果并行的保存起来。1）程序总线：用来访问程序空间的指令代码和立即数。例如系数表，可以用三个指令访问程序空间，MVPD、READA、WRITA。2）三条数据总线与各种单元相连，包含

7、CPU片内外围与数据空间等。3）四条地址总线可以在一个周期产生两个数据空间地址（使用ARAU0和ARAU1）。1.3内部存储器组织存储空间分成三个空间：程序，数据，I/O.空间。例如：C5402具有1M的程序空间，64k的数据空间，64KI/O空间。也就是说CPU可以访问数据的空间最大是三者的和。空间是空间，但要有物理实现。为了提高访问速度和稳定性，DSP内部一般都实现了存储器。1．4k的ROM。内容包含：1)BOOTLOADER2)256字的u律表3)256A律表4)256字的sin查找表5)中断向量表2．16k的DARAM（地址范围0080-7FFF

8、）。DARAM分成2块，每块可以在一个周期两次读，或者一次读一次写。这16K的D