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1、 数字信号处理系列课程 DSP应用技术DSP 应用技术之二刘明 数字信号处理系列课程 DSP应用技术二 TMS320C2000处理器n2.1 TMS320C2000各系列DSP概述n2.2 芯片内部结构n2.3 常规外部引脚n2.4 程序控制n2.5 中断控制n2.6 存储器与I/O空间n2.7 片内外设 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.1 TMS320C2000概述 TMS320C2000系列DSP集微控制器和高性能DSP的特点于一身，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法。其DSP芯片上整合了FLASH存储器、快速的AD转换器、增强的CAN模块、时间管理器、正交编码电
2、路接口、多通道缓冲串口等外设。其强大的数据处理功能和控制功能可以大幅度提高应用效率、降低功耗。数字信号处理系列课程 DSP应用技术TMS320C2000系列DSP产品 数字信号处理系列课程 DSP应用技术 C28系列是面向控制领域最高性能的处理器，具有精度高、速度快、集成度高等特点，为不同控制领域提供了高性能的解决方案。C24系列DSP则为不同应用平台提供了基本解决方案。DSP系列DSP类型特 性C28x32位定点150MIPS，3232位的乘法累加器，外设中断扩展模式，SCI、SPI、CAN、12位AD(80ns)、McBSP、watchdog、内部flash存储器，1.9V内核电压C24x
3、16位定点40MIPS，1616位乘法累加器，中断控制器，SCI、SPI、CAN、10位AD(375ns)、McBSP、watchdog、内部Flash存储器，3.3V内核电压 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.2 TMS320C2000内部结构 TMS320C2000系列DSP芯片采用改进的哈佛结构，其程序总线存储器和数据存储器分别独立，有各自的总线结构，并允许互访。TMS320C2000系列DSP芯片有3个主要组成部分：中央处理单元、存储器、片内外设。同一系列DSP都采用相同的中央处理单元、总线结构和指令集。但片内存储器以及外设有所区别。数字信号处理系列课程 DSP应用技术TMS32
4、0C240 x内部结构框图 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.2.1 中央处理单元n 32位中央算术逻辑单元（CALU）n 32位累加器（ACC）n 输入数据定标移位部分（Input Scaling Section）n 1616位的乘法器（MUL）n 辅助算术单元（ALAU）n 状态寄存器（ST0&ST1）数字信号处理系列课程 DSP应用技术1.中央算术逻辑部分中央算术逻辑部分 中央算术逻辑部分主要包括中央算术逻辑单元、累加器、输出数据定标移位器3部分。中央算术逻辑单元CALU 功能：进行各种算术逻辑运算，包括16位加减、布尔逻辑操作、位测试、移动和循环。特点：大部分运算只需一个时钟周期
5、。累加器ACC 功能：存放CALU的操作结果，并可对其进行单比特移动或循环。将结果输出到中央算术单元或输出数据定标移位器。与累加器相关联的状态位有溢出模式位、溢出标志位、进位位和测试控制标志位。分别影响ST0和ST1。数字信号处理系列课程 DSP应用技术输出数据定标移位器 功能：将累加器的32位值进行左移07位，然后将移位器中的高位字(用SACH指令)或低位字(用SACL指令)保存到数据存储器，而累加器的内容保持为移位前的值不变。移位方法：均左移，移位时高位丢失，低位补0。3 C F 0 F A 0 5 累加器：0011 1100 1111 0000 1111 1010 0000 0101左移
6、位后移位器：0011 1100 0011 1110 1000 0001 0100 0000 3 C 3 E 8 1 4 0 SACH SACL 数据存储单元 数据存储单元 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.输入定标部分输入定标部分 功能：将来自存储器的16位数据左移016位变成32位送往中央算术逻辑单元(CALU)。移位方法：均进行左移，左移后，低位LSB用0填入；没有使用的高位MSB根据状态寄存器ST1的符号扩展模式位SXM决定：当SXM0，用0填入；当SXM1，符号扩展。SXM0SXM1 数字信号处理系列课程 DSP应用技术3.乘法部分乘法部分 功能：在一个时钟周期内完成16位有符号
7、或无符号乘法，乘积32位。乘法器将来自16位数据存储器（或程序存储器）的值与16位TREG寄存器的值相乘，运算结果送到32位PREG乘积寄存器中。乘积移位器将PREG中的乘积移位后，全部32位送到CALU，或将结果的16位存到数据存储单元。移位后PREG的值不变。移位模式取决于状态寄存器ST1中的乘积移位模式位PM。数字信号处理系列课程 DSP应用技术C24x乘法器 数字信号处理系列课程 DSP应用技术 数字信号处理系列课程 DSP应用技术4.辅助寄存器算术单元辅助寄存器算术单元ARAU 功能：对8个16位的辅助寄存器（AR7AR0）执行算术操作，该操作可与CALU中的操作并行执行。寻址功能：
8、ARx提供了灵活而有效的间接寻址，使用其中任何一个寄存器都提供了16位地址，可以任意访问64K数据存储单元。运算功能：将辅助寄存器内容的值加、减一个数值；将AR0的内容与当前内容进行比较，结果影响ST1的TC位；辅助寄存器可用做暂存单元和软件计数器。数字信号处理系列课程 DSP应用技术5.状态寄存器状态寄存器 ST0和ST1均为16位，含有状态位和控制位，用以描述当前CPU工作状态。可以用指令对这两个寄存器进行读写。用LST指令，可以对ST0或ST1进行写操作，将指定数据装载到状态寄存器STx中；用SST指令，可以对ST0或ST1进行读操作，将状态寄存器STx的数值保存到指定数据单元；用SET
9、C或CLRC指令，可以对其中某些位置1或清0。数字信号处理系列课程 DSP应用技术状态寄存器ST0状态寄存器ST1注：R表示可读，W表示可写，x表示复位后的值 数字信号处理系列课程 DSP应用技术 数字信号处理系列课程 DSP应用技术 数字信号处理系列课程 DSP应用技术 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.2.2 系统配置寄存器 TMS320C20 x芯片没有系统配置寄存器。TMS320C240 x的系统配置寄存器包括系统控制和状态寄存器SCSR1，SCSR2。这两个寄存器均为存储器映射寄存器，分别对240 x的系统信号和片内外设模块进行选择配置。数字信号处理系列课程 DSP应用技术系统
10、控制和状态寄存器系统控制和状态寄存器SCSR1SCSR1CLKSRC.CLKOUT pin source select 0 CLKOUT pin has CPU Clock as the output 1 CLKOUT pin has Watchdog clock as the outputCLKPS2 CLKPS1 CLKPS0 System Clock Frequency 0 0 0 4 x Fin 0 0 1 2 x Fin 0 1 0 1.33 x Fin 0 1 1 1 x Fin 1 0 0 0.8 x Fin 1 0 1 0.66 x Fin 1 1 0 0.57 x Fin 1
11、 1 1 0.5 x Fin注解：数字信号处理系列课程 DSP应用技术系统控制和状态寄存器系统控制和状态寄存器SCSR2SCSR2Bits 10 SARAM Program/Data Space SelectDON PON SARAM status 0 0 SARAM not mapped(disabled),address space allocated to external memory 0 1 SARAM mapped internally to Program space 1 0 SARAM mapped internally to Data space 1 1 SARAM bloc
12、k mapped internally to both Data and Program spaces.(default or reset value)数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.2.3 总线结构 TMS320C2000器件内部有6条16位总线。n PAB：程序地址总线，提供读写程序存储器地址n PRDB：程序读总线，将指令代码、立即数和表信息从程序存储器传送到CPUn DRAB：数据读地址总线，提供读数据存储器的地址n DWAB：数据写地址总线，提供写数据存储器的地址n DRDB：数据读总线，将数据从数据存储器传送到中央算术逻辑单单元（CALU）和辅助寄存器算术单元（ALAU）n
13、 DWEB：数据写总线，将数据写入程序存储器和数据存储器 数字信号处理系列课程 DSP应用技术TMS320C24x总线结构框图 数字信号处理系列课程 DSP应用技术C2000总线结构特点如下：总线结构特点如下：(1)采用各自独立的数据地址总线分别用于数据读(DBAB)和数据写(DWAB)，因此CPU的读写可在一个周期内进行；(2)独立的程序空间和数据空间允许CPU同时访问程序指令和数据。例如，在对数据进行乘法运算时，先前的乘积可以与累加器相加，同时还可以产生出一个新的地址。这种并行机制可以支持一组算术、逻辑和位管理操作，这些操作均可以在一个机器周期内完成。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2
14、.3 引脚和信号说明n事件管理器A、Bn模数转换器ADCnCAN，异步串行口SCI，同步串行口SPIn外部中断，时钟n振荡器，PLL，FLASH，引导程序n仿真与测试n地址、数据和存储器控制信号n电源和地 数字信号处理系列课程 DSP应用技术外部中断，时钟 数字信号处理系列课程 DSP应用技术振荡器、PLL、FLASH、引导程序 数字信号处理系列课程 DSP应用技术仿真和测试 数字信号处理系列课程 DSP应用技术地址、数据和存储器控制 数字信号处理系列课程 DSP应用技术A0A15：16位地址线D0D15：16位数据线 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.4 程序控制n程序地址的产生n转移
15、、调用和返回指令n重复指令 数字信号处理系列课程 DSP应用技术程序地址产生框图 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.4.1 程序地址产生 在执行当前指令的同时，程序流要求处理器生成下一条指令的程序地址（顺序或非顺序的）TMS320C2000芯片的程序地址产生逻辑使用以下硬件：(1)程序计数器PC：在取指令时，16位的程序计数器PC对内部和外部存储器寻址；(2)程序地址寄存器PAR：16位的程序地址寄存器驱动程序地址总线PAB，提供程序的读、写地址；(3)堆栈：16位宽、8级深度的硬件堆栈，最多可返回8个返回地址；(4)微堆栈MSTACK：有时程序地址产生逻辑使用这个16位宽、1级深度的堆
16、栈保存一个返回地址；(5)重复计数器RPTC：16位宽的RPTC与重复指令一起，用来确定RPT后面一条指令重复执行次数。数字信号处理系列课程 DSP应用技术1.程序计数器程序计数器 程序地址产生逻辑利用16位的程序计数器PC对内部和外部程序存储器寻址，PC中存放将被执行的下一条指令的地址。C2000有不同的方式加载PC，从而适应连续和不连续的程序流程。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.堆栈堆栈 C2000系列DSP有一个16位宽、8级深度的硬件堆栈。当调用子程序或发生中断时，程序地址产生逻辑利用该堆栈保存返回地址。当CPU进入子程序或中断服务程序时，返回地址自动装入堆栈的栈顶，这一操作不
17、需要附加的周期。当子程序或中断服务程序完成时，返回指令将返回地址从栈顶传送到程序计数器。当不需要用8级返回地址时，该堆栈也可以用来保存子程序或中断服务程序中有关的数据或用于其他目的。数字信号处理系列课程 DSP应用技术访问堆栈的指令有下列两组。PUSH和POP：PUSH指令把累加器(32位)的低半部分(低16位)拷贝到到栈顶。POP指令把栈顶的值拷贝到累加器的低半部分。PSHD和POPD：当子程序或中断嵌套超过8级时可利用这两条指令在数据存储区中建立一个堆栈。PSHD指令将数据存储器中的值压入栈顶。POPD指令将栈顶的值弹出到数据存储。每当一个数值压入栈顶，堆栈中每级的内容都下移一级，栈底的内
18、容则丢失。因此，如果没有弹出，连续压入多于8次就会丢失数据，即发生堆栈溢出。弹出操作与压入操作相反，弹出操作把堆栈中每一级的值都拷贝到较高的上一级，并取出堆栈顶部的值。数字信号处理系列课程 DSP应用技术PUSH指令POP指令 数字信号处理系列课程 DSP应用技术3.微堆栈微堆栈MSTACK 微堆栈只有1级深、16位宽，与堆栈不同，它的操作是不可见的。也就是说没有使用微堆栈保存信息的指令，只有程序地址产生逻辑才能够使用微堆栈。程序地址产生逻辑在执行BLDD，BLPD，MACD，MAC，TBLR和TBLW这些块操作指令时利用微堆栈保存返回地址。当执行这些指令时，首先把PC1的地址送到微堆栈保存，
19、然后用PC存放第一个操作数的地址，用辅助寄存器算术单元(ARAU)产生第二个操作数的地址，当这些指令重复执行时，PC可使第一个操作数的地址自动增量，ARAU使第二个操作数的地址改变，到所重复的指令完成时再将微堆栈弹出到程序地址产生逻辑。数字信号处理系列课程 DSP应用技术4.流水线操作流水线操作 指令流水线包括执行时发生的一系列总线操作。TMS320C2000的流水线有4个独立的阶段：取指令、指令译码、取操作数和执行指令。由于这4个操作阶段是互相独立的，因此，这些操作可以重叠进行。在任意的指定周期内，14个不同的指令均可有效(均被激活)，每一条被激活的指令均处于一个不同的完成阶段。对于单字、单
20、周期指令(无等待状态)的4级流水线的操作示意图如下：数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.4.2 转移、调用和返回 转移、调用和返回将改变指令流的顺序，转到新的地址单元去执行指令。转移仅使控制转换到新的地址单元，调用还要将返回地址(调用指令后面的那条指令的地址)保存到硬件堆栈的栈顶。每个被调用的子程序或中断服务程序都以返回指令结束，返回指令将堆栈中的返回地址弹出到程序计数器(PC)。TMS320C2000具有：无条件转移、调用和返回无需满足某个特定条件 有条件转移、调用和返回需要满足某个特定的条件才能被执行；数字信号处理系列课程 DSP应用技术1.无条件指令无条件指令 当碰到无条件转移和调用
21、指令时，该指令总是被执行。在执行期间，指令中指定的程序地址被装载到PC，并在该地址处执行程序。装入的地址既可以来自转移指令的第一个操作数，也可以是累加器的低16位字。当碰到无条件返回指令时，该指令总是被执行。执行期间，CPU将栈顶的值（返回地址）加载到PC，并从该地址继续执行程序。譬如：B、BACC、CALL、CALA、RET 当这些指令到达流水线的执行阶段时，位于流水中的其他指令字会自动被清除，即不执行这两条指令。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.有有条件指令条件指令 当满足一个或多个条件时，转移、调用或返回指令才被执行。数字信号处理系列课程 DSP应用技术 在条件指令的操作数中可以列
22、出多个条件。如果列出了多个条件，则必须所有条件均被满足才认为是条件满足的，程序才能被执行。应注意，只有某些条件组合才是有意义的。具体组合，详见Users Guide。条件转移指令有BCND和BANZ：这类指令可以使程序转移到程序存储器的任意单元，只有当满足用户指定的条件时，才能实现转移。条件调用指令CC：该指令可使程序根据处理数据的不同在多个子程序间进行选择，只有当满足用户指定的条件时才能实现调用，此时，PC将装载调用指令的第1个操作数，并将返回地址保存到堆栈中，然后执行子程序。返回指令RETC：返回指令与调用和中断配合使用。该指令将返回地址从栈项弹到程序计数器(PC)。条件返回指令仅当用户指
23、定的一个或多个条件满足时才执行，利用RETC指令可以使子程序或中断服务程序有多种返回路径。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.4.3 重复指令 重复指令(RPT)允许一条指令的重复次数为N1次。N为RPT指令的一个操作数。在执行RPT时，计数值N被装入重复计数器(RPTC)，然后，被重复的指令每执行一次，RPTC就减1，直至RPTC为0。如果计数值N是从一个数据存储器单元读取的，RPTC可作为16位计数器，如果N被设定为一个操作常数，则RRTC为8位计数器。这种重复功能对于NORM(累加器内容归一化)、MACD(乘累加及数据移动)和SUBC(条件减)等指令很有用。在指令重复时，程序存储器的
24、地址总线和数据总线是空闲的，可与数据存储器的地址总线和数据总线并行地取第2个操作数。这就使得被重复的指令每重复一次，都能够在一个单周期内完成操作。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5 中断控制 为了及时响应、处理外界的异步事件，DSP设置了中断管理。中断要求DSP暂停当前的工作，转而对外界异步事件作出处理，完成以后再继续当前的工作。服务一个中断事件包括了保存当前现场环境、完成中断任务、恢复现场环境、返回继续执行中断前程序等环节。n 中断分类n 中断矢量表n 中断使能设置n 中断响应流程 n 中断服务程序n 复位 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.1 中断分类 TMS320C20
25、00支持软件和硬件两种中断。软件中断：由INTR，NMI或TRAP指令请求。硬件中断：外部中断由外部中断引脚上的信号触发。内部中断由片内外设的信号触发。硬件中断和软件中断从CPU管理的角度又分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断两类。可屏蔽中断：均为硬件中断，可以用软件设置使它们禁止或允许。当硬件设备或外部引脚成功地请求了可屏蔽中断时，与其相应的一个或几个标志被激活，无论处理器是否响应此中断，这些标志都被设置为1。不可屏蔽中断：包括所有的软件中断和两种外部硬件中断(RS、NMI)。对于不可屏蔽中断，CPU总是要响应并从主程序转移到中断服务程序。数字信号处理系列课程 DSP应用技术 TMS320C2000
26、管理中断有3个主要阶段。(1)接受中断请求：来自程序代码的软件中断请求、来自引脚或片内设备硬件中断请求到达CPU时(若为可屏蔽中断，将使中断标志寄存器的相应标志置1)，该中断将等待响应。(2)响应中断：如果是可屏蔽中断，则必须满足某些条件时CPU才会响应；对非屏蔽中断则立即响应。(3)执行中断服务程序：一旦中断被响应，CPU就根据放在中断矢量地址中的转移指令，按照器件的要求转移到相应的中断服务程序中去执行。对于中断的管理，TMS320C2000系列有许多不同之处，下面针对比较简单的F206来进行时论。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.2 中断矢量表 TMS320F206器件将程序存储
27、器地址为：0000H003FH的64个单元作为中断矢量表。该表为每个中断分配了两个地址单元，用以存放一条两个字的转移指令。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.3 可屏蔽中断设置 TMS320C20 x器件用3个寄存器对可屏蔽中断进行管理，这3个寄存器是中断标志寄存器(IFR)、中断控制寄存器(ICR)和中断屏蔽寄存器(IMR)。以下将介绍C20 x器件中这3个寄存器各位的意义及映射的数据存储器或I/O空间地址。数字信号处理系列课程 DSP应用技术1.中断标志寄存器中断标志寄存器IFRDS0006H IFR是一个16位的存储器映射寄存器，其地址位于数据存储器的0006H单元。它包括了所有
28、可屏蔽中断的标志。当可屏蔽中断请求到达CPU时，IFR中相应的标志位置1，表明该中断挂起，正在等待响应。TXRXINT发送/接收中断标志位，用于异步串行口XINT发送中断标志位，用于同步串行口发送中断RINT接收中断标志位，用于同步串行口接收中断INT2/INT3中断2/3标志位HOLD/INT1保持/中断1标志位 数字信号处理系列课程 DSP应用技术说明：(1)IFR中的某位为1，表明该中断正被挂起；某位为0，表明该中断没有被挂起；(2)当通过INTR指令请求中断时，如果相应IFR位被置1，则CPU不会自动将其清零；如果需要清除某IFR标志，则需在中断服务程序中将其清零；(3)读IFR可识别
29、挂起的中断，向IFR相应的位写1，可清除中断。(4)为避免来自同步串口和异步串口的双重中断，在相应服务程序返回之前要清除IFR标志。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMRDS0004H 16位的IMR被分配在数据存储器空间的0004H单元。IMR用于屏蔽内部和外部（除RS和NMI外）的硬件中断。读IMR可以检查中断是否已被屏蔽；向IMR相应的位写0，即屏蔽该中断；向IMR相应的位写1，即使能该中断。IMR中的各位对应于中断标志寄存器IFR的各位。数字信号处理系列课程 DSP应用技术3.中断控制寄存器中断控制寄存器ICRIOFFECH 16位的ICR被分配在I
30、/O空间的FFECH单元。ICR用于控制HOLD/INT1引脚的功能，并单独控制INT2/INT3中断。MODE模式引脚。选择HOLD/INT1的引脚触发模式 0：双沿模式。正沿和负沿均可触发。1：单沿模式。负沿触发。FINT3中断3标志。MINT3中断3屏蔽位。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.4 可屏蔽中断响应流程n 中断请求 除INT2和INT3以外所有未屏蔽的可屏蔽中断，引脚或片内外设一发出中断信号就立即向CPU发出中断请求。n 中断响应 CPU接收到中断请求之后，如果以下条件满足，CPU响应可屏蔽中断申请。状态寄存器中全局中断屏蔽位INTM为0；屏蔽寄存器IMR中相应位为1
31、；当前中断优先级最高；n 中断服务 当CPU响应可屏蔽中断时，自动将中断指令代码装入指令总线。该指令强迫CPU转移到相应的中断矢量单元，CPU从中提取转移指令，从而转入相应的中断服务程序。数字信号处理系列课程 DSP应用技术TMS320C20 x器件CPU可屏蔽中断操作流程 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.5 非屏蔽中断 非屏蔽中断可分为硬件非屏蔽中断和软件非屏蔽中断。1.硬件非屏蔽中断硬件非屏蔽中断n RS(复位)RS引起的中断将停止程序流程使处理器回到一个预定的状态，然后从地址0000H开始执行程序。n NMI NMI被激活时(其引脚变低或NMI指令)，处理器迫使程序控制转向矢
32、量单元24H。同时可屏蔽中断被禁止(ST0的INTM被置为1)。NMI可作为软件复位。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.软件非屏蔽中断软件非屏蔽中断n INTR k 指令数k表示CPU将转移到哪个中断矢量单元。当响应INTR中断时，状态寄存器ST0中INTM置1，禁止可屏蔽中断。n NMI 该指令使程序转移到中断矢量地址24H，与不可屏蔽硬件中断使用同一单元。该指令同样禁止可屏蔽中断。n TRAP 该指令使CPU转移到中断矢量单元22H，TRAP指令不禁止任何可屏蔽中断。数字信号处理系列课程 DSP应用技术非屏蔽中断请求响应中断是否TRAP指令INTM1PC-STACK运行ISR返回主程
33、序是否非屏蔽中断响应流程 数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.6 中断服务程序ISR CPU接收到中断请求并响应之后，就根据中断矢量内容转移到相应的中断服务程序ISR中。ISR在为中断所要求的任务服务之前需要保存和恢复寄存器的值，并且还要管理中断嵌套。n 保存和恢复寄存器 CPU进入中断服务程序ISR之前，硬件只将增量后的程序计数器的值自动保存起来，所以在中断服务程序中要用软件对一些重要寄存器的值进行保存和恢复。n 中断服务嵌套管理 如果希望一个可屏蔽中断能够中断ISR，那么该ISR必须不屏蔽这个中断，可在中断服务程序中，通过对IMR中的相应位(如果需要，还有ICR中的位)设置和执行使
34、能中断指令来解除该中断屏蔽。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.5.7 复位 复位是优先级最高的中断，属于非屏蔽外部中断。复位可在任何时候将C2000设置为一个已知的状态。复位通常在电源打开之后被启动。由于复位可终止存储器操作并初始化状态位，因此每次复位之后必须重新初始化系统。NMI中断可用作软件复位，它既不中止存储器操作也不初始化状态位。复位操作至少需要6个时钟周期。C2000锁存复位脉冲并产生一个宽度足够长的内部复位脉冲以确保器件复位。C2000在RS上升沿后的16个周期提取它的第一条指令，处理器在0000H处开始执行操作。通常在0000H单元存放一条转移指令，使程序转移到系统初始化程
35、序。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.6 存储器与I/O空间n存储器的类型n程序存储空间n数据存储空间nI/O空间n存储空间配置Memory Mapn程序引导 数字信号处理系列课程 DSP应用技术每个TMS320C2000器件都有4种可独立选择的空间：(1)64K字的程序存储空间，存放要执行的指令以及程序执行时的数据；(2)64K字的局部数据存储器空间，存放指令使用的数据；(3)32K字的全局数据存储空间（通过扩展得到），用来存放与其他处理器共用的数据；(4)64K字的I/O空间，用于与外部设备接口和片内外设寄存器。上述192K字包括一定数量的片内存储器、外部存储器和I/O设备。数字信号
36、处理系列课程 DSP应用技术内部总线：内部总线：TMS320C2000的设计以改进的哈佛结构为基础，存储空间可由3组16位的并行总线访问：程序地址总线PAB，数据读地址总线DRAB，数据写地址总线DWAB。由于这3组总线的操作是独立的，因此可以同时访问程序空间和数据空间，即在给定的机器周期内，中央算术逻辑单元CALU可以执行3种存储器操作。外部总线外部总线：C2000系列DSP提供了16位外部地址线、16位外部数据线以及选择数据、程序和I/O空间的相关控制线。片内的等待状态发生器允许DSP同片外慢速的存储器或外设接口。数字信号处理系列课程 DSP应用技术外部总线接口引脚：外部总线接口引脚：nE
37、xternal buses A15A0：The 16 lines of the external address bus.This bus can address up to 64K words of external memory or I/O space.D15D0：The 16 bidirectional lines of the external data bus.This bus carries data to and from external memory or I/O space.nSelect signals DS：Data memory select pin.The C20
38、 x asserts DS to indicate an access to external data memory(local or global).BR：Bus request pin.The C20 x asserts both BR and DS to indicate an access to global data memory.PS：Program memory select pin.The C20 x asserts PS to indicate an access to external program memory.IS：I/O space select pin.The
39、C20 x asserts IS to indicate an access to external I/O space.STRB：External access active strobe.The C20 x asserts STRB during accesses to external program,data,or I/O space.数字信号处理系列课程 DSP应用技术nRead/write signalsR/W：Read/write pin.This pin indicates the direction of transfer between the C20 x and exte
40、rnal program,data,or I/O space.RD：Read select pin.The C20 x asserts RD to request a read from external program,data,or I/O space.WE：Write enable pin.The C20 x asserts WE to request a write to external program,data,or I/O space.nRequest/control signalsBOOT：Boot-load pin.This pin is only on devices th
41、at have the on-chip bootloader.If BOOT is low during a hardware reset,the C20 x transfers code from EPROM in global data memory to RAM in external program memory.MP/MC：Microprocessor/microcomputer pin.This pin is only on devices with on-chip non-volatile program memory.The level on this pin is teste
42、d at reset.If MP/MC is high,the device is in microprocessor mode(the reset vector is fetched from external memory).If MP/MC is low,the device is in microcomputer mode(the reset vector is fetched from on-chip memory).数字信号处理系列课程 DSP应用技术READY：External device ready pin(for generating wait states externa
43、lly).When this pin is driven low,the C20 x waits one CPU cycle and then tests READY again.After READY is driven low,the C20 x does not continue processing until READY is driven high.If READY is not used,it should be kept high.For a C20 x device with a bootloader,READY must be high at boot time.HOLD：
44、HOLD operation request pin.An external device can request control of the external buses by asserting HOLD.After the C20 x(along with proper software logic)asserts HOLDA,the external device controls the buses until it deasserts HOLD.HOLDA：HOLD acknowledge pin.The C20 x(with assistance from proper pro
45、gram code)asserts HOLDA to acknowledge that HOLD has been asserted and places its external buses in high impedance.数字信号处理系列课程 DSP应用技术片内存储器优点：片内存储器优点：n 片内RAM的速度较快，避免了与慢速外部存储器接口所需的等待状态，比采用外部存储器性能更高；n 比外部存储器更为便宜；n 比外部存储器功耗更低；n 片内RAM运行稳定，不受外部的干扰影响，也不会干扰外部；n DSP片内多总线，在访问片内RAM时，不会影响其它总线的访问，效率较高。外部存储器优点：外部
46、存储器优点：n 容量大，可以访问更大的地址空间。数字信号处理系列课程 DSP应用技术2.6.1 片内存储器类型n 片内双访问存储器DARAM 每个时钟周期可以被访问两次的存储器。它主要配置为数据存储器，也可以配置为程序存储器。n 片内单访问程序/数据存储器SARAM 每个时钟周期仅能访问一次的存储器。根据器件不同，可由软件或硬件配置为为外部存储器或内部存储器。n 掩膜型片内存储器ROM 有些C2000器件片内有掩膜型ROM作为程序存储器。复位时可选中从该ROM读取程序执行。n 闪速存储器FLASH 电可擦除与编程的非易失性存储器。复位时可选中从该FLASH读取程序执行。数字信号处理系列课程 D
47、SP应用技术2.6.2 程序存储空间 程序存储器存放程序的代码、表格信息、固定操作数。TMS320C2000器件可寻址的程序空间有64K字，可对片内存储器或片外存储器寻址。每个C2000器件都有片内双访问存储器DARAM块B0，B0可配置为程序存储器和数据存储器，片内其他程序存储器可能是SARAM、ROM或闪速存储器。数字信号处理系列课程 DSP应用技术TMS320C2000器件与外部程序存储器接口TMS320C2000器件与外部程序存储器的接口电路如图所示。图中用两片8K8位存储器构成8Kx16位的静态存储器与C2000相连。数字信号处理系列课程 DSP应用技术 当CPU访问片内程序存储器块
48、时，外部存储器信号PS与STRB处于高阻状态。仅当CPU在映射到外部存储器的地址范围内进行访问时，外部总线才有效。一个有效的PS信号表明外部总线正被程序存储器使用，每当外部总线有效时，TMS320C2000将STRB信号置为低电平。为使存储器接口速度快，要选择高速的外部存储器；若选用低速存储器，应使用READY信号或片内等待状态产生器插入等待时钟，形成等待状态。当存储器与高速DSP器件接口时，注意查询该器件的数据手册以得到所需的时序资料，包括访问时间、延迟时间、保持时间等。数字信号处理系列课程 DSP应用技术DSP接口读时序 数字信号处理系列课程 DSP应用技术读操作接口时序说明 数字信号处理
49、系列课程 DSP应用技术2.6.3 数据存储空间n本地数据空间n全局数据空间 数字信号处理系列课程 DSP应用技术1.本地数据空间本地数据空间 本地数据存储器占用64K 16bit字的地址空间。每个C2000器件内部都有3个DARAM块：B0，B1，B2。(1)B0块有256个字，可配置为数据存储器或程序存储器(2)B1块有256个字，只能作为数据存储器。(3)B2块有32个字，只能作为数据存储器。除这3块DARAM外，有些C2000器件还有片内SARAM块，它们可用做程序或数据存储器。对数据存储器的访问有直接寻址和间接寻址两种模式。间接寻址利用辅助算术寄存器AR0AR7来访问数据存储空间。直
50、接寻址利用数据页DP值和偏移值来访问数据存储空间。数字信号处理系列课程 DSP应用技术DP值、偏移值与数据存储器地址的关系 数字信号处理系列课程 DSP应用技术 当使用直接寻址方式时，将数据存储器按128字分块，每一块称之为一个数据页。全部的64K字的数据存储器可分为512页，其标号从0到511。当前页由ST0中的数据页指针DP的值来决定，每页的128个单元由7位的偏移量决定，该偏移量取自直接寻址指令。因此，使用直接寻址方式时，用户必须先由软件设置DP值，指定待访问的数据页，并在直接寻址指令中指定7位的偏移量。其中第0页中包含了三个DSP寄存器：中断屏蔽寄存器(IMR，地址0004H)、全局存