CPU内部结构与时钟系统-课件

DSP原理与应用技术原理与应用技术第二章第二章 CPUCPU内部结构与时钟系统内部结构与时钟系统华东交通大学电气学院学习要点学习要点o1.CPU的组成结构和总线类型的组成结构和总线类型o2.CPU寄存器及其作用寄存器及其作用o3.CPU时钟类型及使用方法时钟类型及使用方法o4.看门狗模块的作用及使用方法看门狗模块的作用及使用方法o5.程序流的种类程序流的种类华东交通大学电气学院2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述o在在TMS320C2000系列中，系列中，CPU内核为：内核为：oC20 x/C24xC240 xoC27x/C28xo TMS320C28x系列芯片有系列芯片有3个主要组成部分：个主要组成部分：n中央处理单元中央处理单元CPUn存储器存储器n片内外设片内外设nTMS320C28x系列芯片的功能框图系列芯片的功能框图华东交通大学电气学院C281x Block Diagram32x32 bit32x32 bitMultiplierMultiplierSectoredSectoredFlashFlash128K128K 16b16bA(18-0)A(18-0)D(15-0)D(15-0)Program BusProgram BusData BusData BusRAMRAM18K18K 16b16bBootBootROM ROM 4K4K 16b16b222232-bit32-bitAuxiliaryAuxiliaryRegistersRegisters3 332 bit 32 bit Timers Timers RealtimeRealtimeJTAGJTAGCPUCPURegister BusRegister BusR-M-WR-M-WAtomicAtomicALUALUPIE PIE Interrupt Interrupt ManagerManager323232323232E Ev ve en nt tMMa an na ag ge er r A AE Ev ve en nt tMMa an na ag ge er r B B1 12 2-b bi it t A AD DC CWWa at tc ch hd do og gMMc cB BS SP PC CA AN N2 2.0 0B BS SC CI I-A AS SC CI I-B BS SP PI IGGP PI IOO片内外设片内外设片内外设片内外设L0,L1:4K16b4K16bH0:8K16bH0:8K16bMO,M1:1K16bMO,M1:1K16b3 3个个个个3232位定时器位定时器位定时器位定时器T0,T1,T2T0,T1,T2外部中断扩展模块，支持外部中断扩展模块，支持外部中断扩展模块，支持外部中断扩展模块，支持9696个中断，只使用个中断，只使用个中断，只使用个中断，只使用4545个个个个2 2 2 2个事件管理器个事件管理器个事件管理器个事件管理器其中的其中的其中的其中的PWMPWMPWMPWM单元，单元，单元，单元，用于电机控制用于电机控制用于电机控制用于电机控制16161616通道，分辨率为通道，分辨率为通道，分辨率为通道，分辨率为12121212位的模数转换模块位的模数转换模块位的模数转换模块位的模数转换模块作用是防止程序跑作用是防止程序跑作用是防止程序跑作用是防止程序跑飞或进入死循环，飞或进入死循环，飞或进入死循环，飞或进入死循环，多通道缓冲串行接口多通道缓冲串行接口多通道缓冲串行接口多通道缓冲串行接口增强型局域网络增强型局域网络增强型局域网络增强型局域网络串行串行串行串行通信通信通信通信接口接口接口接口串行串行串行串行外围外围外围外围接口接口接口接口通用并行接口通用并行接口通用并行接口通用并行接口支持片上调试功能支持片上调试功能支持片上调试功能支持片上调试功能华东交通大学电气学院oTMS320C28x的的CPU是一种低功耗的是一种低功耗的32位定位定点点数字信号处理器，集中了数字信号处理器数字信号处理器，集中了数字信号处理器和微控制器的诸多优秀特性。和微控制器的诸多优秀特性。o采用改进型哈佛结构和循环寻址方式，精简采用改进型哈佛结构和循环寻址方式，精简指令集指令集RISC(Reduction Instruction Set Computer)、支持字节的组合与拆分、位操、支持字节的组合与拆分、位操作等。作等。o改进型哈佛结构可以并行地执行指令和读取改进型哈佛结构可以并行地执行指令和读取数据。数据。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o2.1.1 兼容性兼容性oTMS320C2000系列系列CPU的硬件结构有一定差别，的硬件结构有一定差别，指令集也不相同，但是，在指令集也不相同，但是，在C28x芯片中可以通芯片中可以通过选择兼容特性模式，使过选择兼容特性模式，使C28xCPU与与C27xCPU及及C2xLP CPU具有最佳兼容性。具有最佳兼容性。oC28x芯片具有芯片具有3种操作模式：种操作模式：nC27x目标目标-兼容模式兼容模式nC28x模式模式nC2xLP源源-兼容模式兼容模式2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院oC28x模式：模式：在该模式中，用户可以使用在该模式中，用户可以使用C28x的的所有有效特性、寻址方式和指令系统，因此，所有有效特性、寻址方式和指令系统，因此，一般应使一般应使C28x芯片工作于该种模式。芯片工作于该种模式。oC27x目标目标兼容模式：兼容模式：在复位时，在复位时，C28x的的CPU处于处于C27x目标目标-兼容模式。兼容模式。o在该模式下，目标码与在该模式下，目标码与C27xCPU完全兼容，且完全兼容，且它的循环它的循环计数也与计数也与C27xCPU兼容。兼容。oC2xLP源源兼容模式：兼容模式：该模式允许用户运行该模式允许用户运行C2xLP的源代码，这些源代码是用的源代码，这些源代码是用C28x代码生代码生成工具编译生成的。成工具编译生成的。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o可通过可通过状寄存器状寄存器STl（P38）的位的位OBJMODE（D9）和位和位AMODE（D8）组合，选组合，选定模式。定模式。STI位位操作模式操作模式OBJMODED9位位AMODED8位位C28x模式模式10C2xLP源源-兼容模式兼容模式11C27x目标目标-兼容模式兼容模式002.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o2.1.2 CPU组成及特性组成及特性o1.CPU的组成的组成CPU仿真逻辑仿真逻辑C28xCPU存储器接口信号存储器接口信号时钟和控制信号时钟和控制信号复位和中断信号复位和中断信号仿真信号仿真信号产生数据和程序存储地址：编码和运行指令；执行算产生数据和程序存储地址：编码和运行指令；执行算术、逻辑和移位操作；控制寄存器阵列内的数据转移、术、逻辑和移位操作；控制寄存器阵列内的数据转移、数据存储和程序存储等数据存储和程序存储等。监视和控制监视和控制DSPDSP芯片内不同部件的工作，芯片内不同部件的工作，并且测试设备的操作情况。并且测试设备的操作情况。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o2.CPU的主要特征的主要特征o（1）保护流水线）保护流水线(Pretected pipeline)：CPU具有八级流具有八级流水线，可以避免从同一地址进行读写而造成的秩序混乱。水线，可以避免从同一地址进行读写而造成的秩序混乱。o（2）独立寄存器空间）独立寄存器空间(Independent register space)：在在CPU中含有一些被映像至数据空间的寄存器。这些寄存中含有一些被映像至数据空间的寄存器。这些寄存器可以作为系统控制寄存器、数学寄存器和数据指针。器可以作为系统控制寄存器、数学寄存器和数据指针。n系统控制寄存器可由特殊的指令进行操作，而其他系统控制寄存器可由特殊的指令进行操作，而其他寄存器则通过特殊指令或寄存器寻址模式来操作寄存器则通过特殊指令或寄存器寻址模式来操作。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o（3）算术逻辑单元）算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)：32位位的的ALU完成二进制补码算术和布尔逻辑操作。完成二进制补码算术和布尔逻辑操作。o（4）地址寄存器算术单元地址寄存器算术单元ARAU(Address Register Arithmetic Uint)：ARAU产生数据存储地址以及与产生数据存储地址以及与ALU并行操作的增量和减量指针。并行操作的增量和减量指针。o（5）循环移位器）循环移位器(Barrel shifter)：执行最多执行最多16位的数据位的数据左移位和右移位操作。左移位和右移位操作。o（6）乘法器）乘法器(Multiplier)：执行执行32位位32位的二进制补位的二进制补码乘法运算，获得码乘法运算，获得64位的乘积。乘法可以在有符号数和位的乘积。乘法可以在有符号数和无符号数之间进行。无符号数之间进行。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o2.1.3 CPU信号信号oCPU有有4种主要信号种主要信号o（1）存储器接口信号（）存储器接口信号（Memory-interface signals）：）：这些信号在这些信号在CPU、存储器和外围设、存储器和外围设备之间进行数据传送；进行程序存储器的访问备之间进行数据传送；进行程序存储器的访问和数据存储器的存取；并能根据不同的字段长和数据存储器的存取；并能根据不同的字段长度区分不同的存取操作度区分不同的存取操作(16位或位或32位位)。o（2）时钟和控制信号）时钟和控制信号(Clock and control signaks)：这些信号为这些信号为CPU和仿真逻辑提供时钟，和仿真逻辑提供时钟，它们可以用来监视和控制它们可以用来监视和控制CPU。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院o（3）复位和中断信号）复位和中断信号(Reset and interrupt signals)：这些信号用来产生硬件复位和中断，这些信号用来产生硬件复位和中断，并用来监视中断的状态。并用来监视中断的状态。o（4）仿真信号仿真信号(Emulation signals)：这些信这些信号用来仿真和调试。号用来仿真和调试。2.1中央处理单元中央处理单元CPU 概述概述华东交通大学电气学院2.2 CPU的结构及总线的结构及总线o2.2.1 CPU结构结构oCPU的主要单元有：的主要单元有：o（1）程序和数据控制逻辑：用来存储从程序存储器中）程序和数据控制逻辑：用来存储从程序存储器中取出的指令队列取出的指令队列o（2）实时仿真逻辑：实现可视化操作）实时仿真逻辑：实现可视化操作o（3）地址寄存器算术单元）地址寄存器算术单元ARAU：为从数据存储器中：为从数据存储器中取出的值分配地址。取出的值分配地址。n对于数据读操作，它把地址放在数据读地址总线对于数据读操作，它把地址放在数据读地址总线DRAB上上n对于数据写操作，它把地址装入数据写地址总线对于数据写操作，它把地址装入数据写地址总线DWAB上上nARAU也可以改变也可以改变SP和辅助寄存器和辅助寄存器XAR7XAR0的值的值华东交通大学电气学院o（4）算术逻辑单元）算术逻辑单元ALU：32位的位的ALU可以完成二进制可以完成二进制补码运算和布尔运算。补码运算和布尔运算。n运算之前，运算之前，ALU从寄存器、数据存储器或程序控制从寄存器、数据存储器或程序控制逻辑中接收数据；逻辑中接收数据；n运算之后，运算之后，ALU将数据存入寄存器和数据存储器将数据存入寄存器和数据存储器o（5）预取队列和指令译码：）预取队列和指令译码：o（6）程序和数据地址发生器）程序和数据地址发生器o（7）定点乘法器：完成）定点乘法器：完成32位位32位的二进制补码乘法运位的二进制补码乘法运算，获得算，获得64位的乘积。位的乘积。o（8）中断处理）中断处理2.2 CPU的结构及总线的结构及总线华东交通大学电气学院华东交通大学电气学院o2.2.2 地址和数据总线地址和数据总线o存储器接口有存储器接口有3组地址总线：组地址总线：o1PAB(Program Address Bus)程序地址总线：程序地址总线：PAB用来传送来自用来传送来自程序空间程序空间的的读读/写写地址。地址。nPAB是一个是一个22位的总线。位的总线。o2DRAB(Data-Read Address Bus)数据读地址数据读地址总线：总线：o32位的位的DRAB用来传送来自用来传送来自数据空间数据空间的的读读地址。地址。2.2 CPU的结构及总线的结构及总线华东交通大学电气学院o3DWAB(Data-Write Address Bus)数据写地址数据写地址总线：总线：o 32位的位的DWAB用来传送来自用来传送来自数据空间数据空间的的写写地址。地址。o存储器接口还有存储器接口还有3组数据总线：组数据总线：o1PRDB(Program-Read DataBus)程序读数据程序读数据总线：总线：oPRDB在在读取读取程序空间程序空间时用来传送指令或数据。时用来传送指令或数据。PRDB是一个是一个32位的总线。位的总线。2.2 CPU的结构及总线的结构及总线华东交通大学电气学院o2DRDB(Data-ReadDataBus)数据读数据总线：数据读数据总线：oDRDB在在读取读取数据空间数据空间时用来传送数据。时用来传送数据。oDRDB是一个是一个32位的总线。位的总线。o3DWDB(DataProgram-WriteDataBus)数据数据程序写数据总线：程序写数据总线：o 32位的位的DWDB在对在对数据空间数据空间和和程序空间程序空间写写数据数据时用来传送数据。时用来传送数据。2.2 CPU的结构及总线的结构及总线华东交通大学电气学院C28x Internal Bus Structure数据数据数据数据/写地址总线写地址总线写地址总线写地址总线 DWAB-Data-write Address Bus(32DWAB-Data-write Address Bus(32位位位位)程序地址总线程序地址总线程序地址总线程序地址总线PAB-Program Address Bus(22PAB-Program Address Bus(22位位位位)ExecutionExecutionR-M-WR-M-WAtomicAtomicALUALUReal-TimeReal-TimeEmulationEmulation&TestTestEngineEngine程序读数据总线程序读数据总线程序读数据总线程序读数据总线 PRDB-Program-read Data Bus(32PRDB-Program-read Data Bus(32位位位位)JTAG JTAG ProgramProgramDecoderDecoderPCPCXAR0XAR0totoXAR7XAR7SPSPDPDPXXARAUARAUMPY32x32MPY32x32XTXTP PACCACCALUALURegistersRegistersDebugDebugRegister Bus/Result BusRegister Bus/Result Bus数据数据数据数据/程序写数据总线程序写数据总线程序写数据总线程序写数据总线 DWDB-Data/Program-write Data Bus(32DWDB-Data/Program-write Data Bus(32位位位位)数据读地址总线数据读地址总线数据读地址总线数据读地址总线 DRAB-Data-read Address Bus(32DRAB-Data-read Address Bus(32位位位位)数据读数据总线数据读数据总线数据读数据总线数据读数据总线 DRDB-Data-read Data Bus(32DRDB-Data-read Data Bus(32位位位位)MemoryMemoryData Data(4G*16)(4G*16)ProgramProgram(4M*16)(4M*16)StandardStandardPeripheralsPeripheralsExternalExternalInterfacesInterfaces华东交通大学电气学院o用于访问数据空间和程序空间的总线概况用于访问数据空间和程序空间的总线概况存储类型存储类型地址总线地址总线数据总线数据总线从程序空间读从程序空间读PABPRDB从数据空间读从数据空间读DRABDRDB向程序空间写向程序空间写PABDWDB向数据空间写向数据空间写DWABDWDB不能同时操作不能同时操作不能同时操作不能同时操作2.2 CPU的结构及总线的结构及总线华东交通大学电气学院o注意：注意：程序空间的读和写不能同时发生，因为程序空间的读和写不能同时发生，因为它们都要使用程序地址总线它们都要使用程序地址总线PAB。o程序空间的写和数据空间的写也不能同时发生，程序空间的写和数据空间的写也不能同时发生，因为两者都要使用数据程序写数据总线因为两者都要使用数据程序写数据总线DWDB。o而运用不同总线的传输是可以同时发生的。而运用不同总线的传输是可以同时发生的。o如：如：CPU可以在程序空间完成读操作可以在程序空间完成读操作(使用使用PAB和和PRDB),在数据空间完成读操作在数据空间完成读操作(使用使用DRAB和和DRDB)，同时在数据空间进行写操作，同时在数据空间进行写操作(使用使用DWAB和和DWDB)。2.2 CPU的结构及总线的结构及总线华东交通大学电气学院2.3 CPU寄存器寄存器寄存器寄存器英文名称英文名称名称名称位数位数复位后的状态复位后的状态ACCAccumulator累加器累加器32位位0 x 0000 0000AHHigh half of ACCACC高高16位位 16位位0 x 0000ALLow half of ACCACC低低16位位 16位位0 x 0000华东交通大学电气学院寄存器寄存器英文名称英文名称名称名称位数位数复位后的状态复位后的状态XAR0Auxiliary regiter 0辅助寄存器辅助寄存器032位位0 x 0000 0000XAR1Auxiliary regiter 1辅助寄存器辅助寄存器132位位0 x 0000 0000XAR2Auxiliary regiter 2辅助寄存器辅助寄存器232位位0 x 0000 0000XAR3Auxiliary regiter 3辅助寄存器辅助寄存器332位位0 x 0000 0000XAR4Auxiliary regiter 4辅助寄存器辅助寄存器432位位0 x 0000 0000XAR5Auxiliary regiter 5辅助寄存器辅助寄存器532位位0 x 0000 0000XAR6Auxiliary regiter 6辅助寄存器辅助寄存器632位位0 x 0000 0000XAR7Auxiliary regiter 7辅助寄存器辅助寄存器732位位0 x 0000 00002.3 CPU寄存器寄存器华东交通大学电气学院寄存器寄存器英文名称英文名称名称名称位数位数复位后的状态复位后的状态AR0Low half of XAR0XAR0的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR1Low half of XAR1XAR1的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR2Low half of XAR2XAR2的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR3Low half of XAR3XAR3的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR4Low half of XAR4XAR4的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR5Low half of XAR5XAR5的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR6Low half of XAR6XAR6的低的低16位位 16位位 0 x 0000AR7Low half of XAR7XAR7的低的低16位位 16位位 0 x 00002.3 CPU寄存器寄存器华东交通大学电气学院寄存器寄存器英文名称英文名称名称名称位数位数复位后的状态复位后的状态DPDate-page pointer数据页指针数据页指针16位位0 x 0000 PC Program counter程序计数器程序计数器22位位0 x 3F FFC0 RPC Retrun program counter返回程序计返回程序计数器数器22位位0 x 00 0000 SP Stack point堆栈指针堆栈指针16位位0 x 0400 2.3 CPU寄存器寄存器华东交通大学电气学院寄存器寄存器英文名称英文名称名称名称位数位数复位后的状态复位后的状态IFRInterrupt flag register中断标志寄存器中断标志寄存器16位位0 x 0000IERInterrupt enable register中断使能寄存器中断使能寄存器16位位0 x 0000DBGIER Debug interrupt enable register调试中断使能寄调试中断使能寄存器存器16位位0 x 00002.3 CPU寄存器寄存器华东交通大学电气学院寄存器寄存器英文名称英文名称名称名称位数位数复位后的状态复位后的状态PProduct register结果寄存器结果寄存器32位位0 x 0000 0000PHHigh half of PP的高的高16位位16位位0 x 0000PLLow half of PP的低的低16位位16位位0 x 0000ST0Status register 0状态寄存器状态寄存器016位位0 x 0000ST1Status register 1状态寄存器状态寄存器116位位0 x 0000XTMultiplicand register被乘数寄存器被乘数寄存器32位位0 x 0000 0000THigh half of XTXT的高的高16位位16位位0 x 0000TLLow half of XTXT的低的低16位位16位位0 x 00002.3 CPU寄存器寄存器华东交通大学电气学院 D31 D16 D15 D0XTTTLPPHPLACCAHALXAR0AR0HAR0XAR1AR1HAR1XAR2AR2HAR2XAR3AR3HAR3XAR4AR4HAR4XAR5AR5HAR5XAR6AR6HAR6XAR7AR7HAR7 D21 D0PCRPC D15 D0ST0ST1IFRIERDEGIERSPDP6/7位位2.3 CPU寄存器寄存器华东交通大学电气学院2.3.1 累加器（累加器（ACC、AH、AL）o累加器累加器(ACC)是是CPU的主要工作寄存器。除了那的主要工作寄存器。除了那些对存储器和寄存器的直接操作外，所有的些对存储器和寄存器的直接操作外，所有的ALU操作结果最终都要送入操作结果最终都要送入ACC。oACC支持单周期数据传送、加法、减法和来自支持单周期数据传送、加法、减法和来自数据存储器的宽度为数据存储器的宽度为32位的比较运算，它也可位的比较运算，它也可以接受以接受32位乘法操作的运算结果。位乘法操作的运算结果。o对对ACC可以单独进行可以单独进行16位位8位的访问。位的访问。D31 D16 D15 D0 AXAHAL华东交通大学电气学院2.3.2 被乘数寄存器被乘数寄存器XTo被乘数寄存器被乘数寄存器XT主要用于在主要用于在32位乘法操作之前，位乘法操作之前，存放一个存放一个32位有符号整数值。位有符号整数值。oXT寄存器的低寄存器的低16位部分是位部分是TL寄存器。该寄存寄存器。该寄存器能装载一个器能装载一个16位有符号数，能自动对该数进位有符号数，能自动对该数进行符号扩展，然后将其送人行符号扩展，然后将其送人32位位XT寄存器。寄存器。oXT寄存器的高寄存器的高16位部分是位部分是T寄存器。该寄存器寄存器。该寄存器主要用来存储主要用来存储16位乘法操作之前的位乘法操作之前的16位整数值。位整数值。D31 D16 D15 D0XTTTL华东交通大学电气学院oT寄存器也可以为一些移位操作设定移位值，在寄存器也可以为一些移位操作设定移位值，在这种情况下，根据指令，只可以使用这种情况下，根据指令，只可以使用T寄存器的寄存器的一部分。一部分。oASRAX,T;o完成一个基于完成一个基于T最低最低4位的算术右移，（位的算术右移，（D3D0）十进制数）十进制数 015oASRLACC,T;o完成一个基于完成一个基于T最低最低5位的算术右移，（位的算术右移，（D4D0）十进制数）十进制数 0312.3.2 被乘数寄存器被乘数寄存器XT华东交通大学电气学院2.3.3 结果寄存器（结果寄存器（P、PH、PL）o结果寄存器结果寄存器P主要用来存放乘法运算的结果。主要用来存放乘法运算的结果。o可以直接装入一个可以直接装入一个16位常数，或者从一个位常数，或者从一个16位位32位的数据存储器、位的数据存储器、16位位32位的可寻址位的可寻址CPU寄寄存器以及存器以及32位累加器中读取数据。位累加器中读取数据。oP寄存器可以作为一个寄存器可以作为一个32位寄存器或两个独立的位寄存器或两个独立的16位寄存器：位寄存器：PH(高高16位位)和和PL(低低16位位)来使用。来使用。D31 D16 D15 D0PHPHPL华东交通大学电气学院o当通过一些指令存取当通过一些指令存取P、PH、PL时，所时，所有的有的32位数都要复制位数都要复制到到ALU移位器中，执移位器中，执行左移、右移。行左移、右移。o指令的移位操作由状指令的移位操作由状态寄存器态寄存器ST0中的乘中的乘积移位模式为积移位模式为PM(Product shift mode)D9D7位来决位来决定。定。PM值值移位模式移位模式000B左移左移1位位001B不移位不移位010B右移右移1位位011B右移右移2位位100B右移右移3位位101B右移右移4位位AMODE=1,左移左移4位位110B右移右移5位位111B右移右移6位位2.3.3 结果寄存器（结果寄存器（P、PH、PL）华东交通大学电气学院2.3.4 数据页指针（数据页指针（DP）oDP是是16位寄存器，与位寄存器，与6位偏移量构成数据页地址位偏移量构成数据页地址o在直接寻址模式中，对数据存储器的寻址要在在直接寻址模式中，对数据存储器的寻址要在64个字的个字的数据页中进行，即一个页面为数据页中进行，即一个页面为26=64个字个字o数据存储器共有数据存储器共有216=64K=65536个数据页，用个数据页，用0000HFFFFH(065535)进行标号进行标号o组成组成26216=222=4M字的数据存储器字的数据存储器o在在DP直接寻址模式下，直接寻址模式下，16位的数据页指针位的数据页指针(DP)保存了保存了目前的目前的数据页号数据页号。可以通过给。可以通过给DP赋新值去改变数据页赋新值去改变数据页号。号。华东交通大学电气学院 数据页数据页偏移量偏移量数据存储器地址范围数据存储器地址范围页号页号00 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 00 ：00 0000 0000 0000 0000 000000 0001 ：11 11110000 0000H0000 0001H：0000 003FH第第0页页00 0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 01 ：00 0000 0000 0000 0100 000000 0001 ：11 11110000 0040H0000 0041H：0000 007FH第第1页页：11 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11 ：11 1111 1111 1111 1100 000000 0001 ：11 1111003F FFC0H003F FFC1H ：003F FFFFH第第65535页页华东交通大学电气学院2.3.5 堆栈指针堆栈指针 SPo堆栈指针堆栈指针SP为为16位，可以对数据空间的低位，可以对数据空间的低64K(216)进行进行寻址。寻址。o当使用当使用SP时，将时，将32位地址的高位地址的高16位置为位置为0(SP高高16位不位不可操作可操作)。o复位后复位后SP指向地址指向地址0000 0400H。堆栈操作说明如下：。堆栈操作说明如下：o1.堆栈从低地址向高地址增长。堆栈从低地址向高地址增长。o2.SP总是指向堆栈中的下一个空域。总是指向堆栈中的下一个空域。o3.复位时，复位时，SP被初始化，它指向地址被初始化，它指向地址00000400H华东交通大学电气学院o4.将将32位数值存入堆栈时，先存入低位数值存入堆栈时，先存入低16位，然后位，然后将高将高16位存入下一个高地址中位存入下一个高地址中(低位在低地址，高低位在低地址，高位在高地址位在高地址)。o5当读写当读写32位的数值时位的数值时,C28x CPU期望存储器或期望存储器或外设接口逻辑把读外设接口逻辑把读/写排成偶数地址。写排成偶数地址。o例如，如果例如，如果SP包含一个奇数地址包含一个奇数地址0000 0083H，那，那么，进行一个么，进行一个32位的读操作时，将从地址位的读操作时，将从地址0000 0082H和和0000 0083H中读取数值。中读取数值。2.3.5 堆栈指针堆栈指针 SP华东交通大学电气学院o6.如果增加如果增加SP的值，使它超过的值，使它超过FFFFH，或者减少，或者减少SP的的值，使它低于值，使它低于0000H，则表明，则表明SP已经溢出。已经溢出。o如果增加如果增加SP的值使它超过了的值使它超过了FFFFH，它就会从，它就会从0000H开开始计数。例如，如果始计数。例如，如果SP=FFFEH而一个指令又向而一个指令又向SP加加3，则结果就是，则结果就是SP=00001H。o当减少当减少SP的值使它到达的值使它到达0000H，它就会重新从，它就会重新从FFFFH计计数。例如，如果数。例如，如果SP=0002H而一个指令又从而一个指令又从SP减减4，则，则结果就是结果就是FFFEH。o7.当数值存入堆栈时，当数值存入堆栈时，SP并不要求排成奇数或偶数地并不要求排成奇数或偶数地址。排列由存储器或外设接口逻辑完成。址。排列由存储器或外设接口逻辑完成。2.3.5 堆栈指针堆栈指针 SP华东交通大学电气学院2.3.6 辅助寄存器辅助寄存器XAR0XAR7、AR0AR7oCPU提供提供8个个32位的辅助寄存器：位的辅助寄存器：oXAR0、XARI、XAR2、XAR3、XAR4、XAR5、XAR6、XAR7。o它们可以作为它们可以作为地址指针地址指针指向存储器，或者作为通用目的指向存储器，或者作为通用目的寄存器使用。寄存器使用。o许多指令可以访问许多指令可以访问XAR0-XAR7的低的低16位，其中，辅助位，其中，辅助寄存器的低寄存器的低16位为位为AR0-AR7，它们用作循环控制和，它们用作循环控制和16位比较的通用目的寄存器。位比较的通用目的寄存器。D31 D16 D15 D0XARnARn华东交通大学电气学院o当访问当访问AR0-AR7时，寄存器的高时，寄存器的高16位位(AR0H-AR7H)可可能改变或不改变，这主要取决于所应用的指令。能改变或不改变，这主要取决于所应用的指令。AR0H-AR7H只能作为只能作为XAR0-XAR7的一部分来读取，不能单的一部分来读取，不能单独进行访问。独进行访问。2.3.6 辅助寄存器辅助寄存器XAR0XAR7、AR0AR7华东交通大学电气学院2.3.7 程序指针程序指针PCo 当流水线满的时候，当流水线满的时候，22位的程序指针总是指向位的程序指针总是指向当前操作的指令，该指令刚刚到达流水线解码当前操作的指令，该指令刚刚到达流水线解码的的第第2阶段阶段。o一旦指令到达了流水线的第一旦指令到达了流水线的第2阶段，它就不会再阶段，它就不会再被中断从流水线中清除掉，而是在中断执行之被中断从流水线中清除掉，而是在中断执行之前就被执行了。前就被执行了。华东交通大学电气学院2.3.8 返回程序寄存器返回程序寄存器RPCoRPC存放存放LCR（长调用指令）指令的返回地址（长调用指令）指令的返回地址o当通过当通过LCR（长调用指令）指令执行一个调用（长调用指令）指令执行一个调用操作时，返回地址存储在操作时，返回地址存储在RPC寄存器中，寄存器中，RPC以前的值存在堆栈中以前的值存在堆栈中(在两个在两个16位的操作中位的操作中)。o当通过当通过LRETR指令执行一个返回操作时，返回指令执行一个返回操作时，返回地址从地址从RPC寄存器中读出，堆栈中的值被写回寄存器中读出，堆栈中的值被写回RPC寄存器寄存器(在两个在两个16位的操作中位的操作中)。o其他的调用指令并不使用其他的调用指令并不使用RPC寄存器。寄存器。华东交通大学电气学院2.3.9 中断控制寄存器中断控制寄存器 IFG、IER、DBGIERoC28x有有3个寄存器用于控制中断：个寄存器用于控制中断：o中断标志寄存器中断标志寄存器(IFR)、中断使能寄存器中断使能寄存器(IER)和和调试中调试中断使能寄存器断使能寄存器(DBGIER)。oIFR包含的标志位用于可屏蔽中断包含的标志位用于可屏蔽中断(可以用软件进行屏蔽可以用软件进行屏蔽)。当通过硬件或软件设定了其中某位时，则相应的中。当通过硬件或软件设定了其中某位时，则相应的中断就被使能。断就被使能。o可以用可以用IER中的相应位屏蔽和使能中断。中的相应位屏蔽和使能中断。o当当DSP工作在实时仿真模式并且工作在实时仿真模式并且CPU被挂起时，被挂起时，DBGIER表明可以使用时间临近中断表明可以使用时间临近中断(如果被使能如果被使能)。华东交通大学电气学院enable使能，开中断使能，开中断disable禁止，关中断禁止，关中断华东交通大学电气学院enable使能，开中断使能，开中断disable禁止，关中断禁止，关中断Real-time operating system interrupteData log interrupte华东交通大学电气学院pending挂起，表明中断没有被执行挂起，表明中断没有被执行no pending，表明中断正在被执行，表明中断正在被执行华东交通大学电气学院pending挂起，表明中断没有被执行挂起，表明中断没有被执行no pending，表明中断正在被执行，表明中断正在被执行华东交通大学电气学院enable使能使能disable禁止禁止华东交通大学电气学院enable使能使能disable禁止禁止华东交通大学电气学院2.3.10 状态寄存器状态寄存器ST0oC28x有两个状态寄存器有两个状态寄存器ST0和和STl，其中包含着不同的标志，其中包含着不同的标志位和控制位。位和控制位。oST0、ST1可以和数据寄存器交换数据，也可以保存机器的可以和数据寄存器交换数据，也可以保存机器的状态以及为子程序恢复状态。状态以及为子程序恢复状态。o状态位根据流水线中位值的改变而改变，状态位根据流水线中位值的改变而改变，ST0的位在流水的位在流水线的线的执行阶段执行阶段改变，改变，STl的位在流水线的的位在流水线的译码阶段译码阶段改变。改变。D15 D10 D9 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0OVC/OVCUPMVNZCTCOVMSXM华东交通大学电气学院符号扩展模式位符号扩展模式位溢出模式位溢出模式位测试测试/控制标志位控制标志位进位标志位进位标志位零标志位零标志位符号标志位符号标志位溢出标志位溢出标志位乘积结果移位模式位乘积结果移位模式位溢出计数器溢出计数器0 正数正数1 负数负数0 不溢出不溢出1 溢出溢出0 无进位无进位/借位借位1 有进位有进位/借位借位0 结果不是零结果不是零1 结果为零结果为零华东交通大学电气学院o1.OVC/OVCU-Overflow counter，溢出计数器。，溢出计数器。o有符号数和无符号数对它们的影响不同有符号数和无符号数对它们的影响不同o2.PM-Product shift mode bits,乘积结果移位模式位乘积结果移位模式位o确定从乘积结果寄存器确定从乘积结果寄存器P的输出操作的移位模式的输出操作的移位模式o3.V-Overflow flag,溢出标志位溢出标志位o寄存器溢出时，寄存器溢出时，V=1并锁存；无溢出，并锁存；无溢出，V不变不变o4.N-Negative flag,负数标志位负数标志位o操作结果为负数，则操作结果为负数，则N=1；结果为正数，；结果为正数，N=0o5.Z-Zero flag,零标志位零标志位o操作结果为操作结果为0，则，则Z=1;结果不为结果不为0，Z=02.3.10 状态寄存器状态寄存器ST0华东交通大学电气学院o6.C-Carry flag,进位标志位进位标志位o加法产生进位，加法产生进位，C=1,不产生进位，不产生进位，C=0o减法产生借位，减法产生借位，C=0,不产生借位，不产生借位，C=1o7.TC-Test/control flag,测试测试/控制标志位控制标志位o若被测试位为若被测试位为1，TC=1；被测试位为；被测试位为0，TC=0o8.OVM-Overflow mode bit,溢出模式位溢出模式位o9.SXM-Sign-extension mode bit,符号扩展模式位符号扩展模式位oSXM=1,禁止符号扩展，禁止符号扩展，SXM=0,可以进行符号位扩展可以进行符号位扩展2.3.10 状态寄存器状态寄存器ST0华东交通大学电气学院2.3.11 状态寄存器状态寄存器ST1寻址模式位寻址模式位目标兼容模式位目标兼容模式位映射模式位映射模式位M0/M1映射模式位映射模式位XF状态位状态位辅助寄存器指针辅助寄存器指针华东交通大学电气学院中断使能屏蔽位中断使能屏蔽位调试使能屏蔽位调试使能屏蔽位PAGE0寻址模式设置位寻址模式设置位向量映射位向量映射位堆栈指针对齐位堆栈指针对齐位循环指针对齐位循环指针对齐位仿真处理使能位仿真处理使能位空闲状态位空闲状态位华东交通大学电气学院2.3.11 状态寄存器状态寄存器ST1o1.ARP（D15D13）-Auxiliary register pointer,辅助寄存器指针辅助寄存器指针o表明所使用的辅助寄存器表明所使用的辅助寄存器SPA D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IDLESTAT EALLOW LOOPVMAP PAGE0BGMINTMARPMOM1MAP保留保留OBJMODEAMODEXFD15 D13 D12 D11 D10 D9 D8编码编码寄存器寄存器000XAR0001XAR1010XAR2011XAR3编码编码寄存器寄存器100XAR4101XAR5110XAR6111XAR7华东交通大学电气学院o2.XF-XF status bit,XF状态位状态位o该位反映当前该位反映当前XFS输出信号的状态。输出信号的状态。o3.M0M1MAP-M0 and M1mapping mode bitoM0和和M1映射模式位映射模式位o在在C28x模式下，模式下，M0M1MAP=1o在在C27x兼容模式下，兼容模式下，M0M1MAP=0o4.OBJMODE-Object compatibility mode bito目标兼容模式位目标兼容模式位oOBJMODE=0，C27x兼容模式兼容模式oOBJMODE=1，C28x模式模式2.3.11 状态寄存器状态寄存器ST1华东交通大学电气学院o5.AMODE-Address mode bit,寻址模式位寻址模式位o6.IDELSTAT-IDLE status bit,空闲状态位空闲状态位o7.EALLOW-Emulation access enable bit,o仿真处理使能位仿真处理使能位o8.LOOP-Loop instruction status bit,循环指令状态位循环指令状态位o9.SPA-Stack pointer alignment bit,堆栈指针对齐位堆栈指针对齐位o10.VMAP-Vector map bit,向量映射位向量映射位o11.PAGE0-PAGE0 address mode configuration bitoPAGE0寻址模式设置位寻址模式设置位2.3.11 状态寄存器状态寄存器ST1华东交通大学电气学院o12.DBGM-Debug enable mask bit,调试使能屏蔽位调试使能屏蔽位o13.INTM-Interrupt globle mask bit,中断全局屏蔽位中断全局屏蔽位2.3.11 状态寄存器状态寄存器ST1华东交通大学电气学院2.4 时钟及系统控制时钟及系统控制o本节主要介绍本节主要介绍F2812的时钟、锁相环、看门狗和的时钟、锁相环、看门狗和复位控制电路等。复位控制电路等。oF2812各种时钟电路如图所示。各种时钟电路如图所示。华东交通大学电气学院1407677160低速时钟低速时钟高速时钟高速时钟高速时钟高速时钟华东交通大学电气学院2.4.1 时钟寄存器组时钟寄存器组名称名称英文名称英文名称描述描述HISPCPHigh-Speed Peripheral Clock Prescaler Register for HSPCLK Clock高速外设时钟设置寄存器高速外设时钟设置寄存器LOSPCPLow-Speed Peripheral Clock Prescaler Register for HSPCLK clock低速外设时钟设置寄存器低速外设时钟设置寄存器PCLKCRPeripheral Clock Control Register外设时钟控制寄存器外设时钟控制寄存器LPMCR0Low Power Mode Control Register 0低功耗模式控制寄存器低功耗模式控制寄存器0LPMCR1Low Power Mode Control Register 1低功耗模式控制寄存器低功耗模式控制寄存器1PLLCRPLL Control RegisterPLL控制寄存器控制寄存器SCSRSystem Control&Status Register系统控制和状态寄存器系统控制和状态寄存器WDCNTRWatchdog Counter Register看门狗计数寄存器看门狗计数寄存器WDKEYWatchdog Reset Key Register看门狗复位寄存器看门狗复位寄存器WDCRWatchdog Control Register看门狗控制寄存器看门狗控制寄存器华东交通大学电气学院保留保留D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8ECANENCLKMCBSPENCLKSCIBENCLKSPIENCLKSCIAENCLK保留保留保留保留R-0 R/W-0 R-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R-0 R/W-0D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D81.外设时钟控制寄存器外设时钟控制寄存器 PCLKCRPeripheral clock control register控制控制2812芯片上各种时钟的工作状态，使能或禁止相关外设时钟。芯片上各种时钟的工作状态，使能或禁止相关外设时钟。D8=1 SPI低速时钟有效低速时钟有效D10=1 SCI-A 低速时钟有效低速时钟有效D11=1 SCI-B 低速时钟有效低速时钟有效D12=1 McBSP 低速时钟有效低速时钟有效D14=1 eCAN 时钟有效时钟有效华东交通大学电气学院外设时钟控制寄存器外设时钟控制寄存器 PCLKCR R-0 R/W-0 R-0 R/W-0 R/W-0 保留保留ADCENCLK保留保留EVAENCLKEVBENENCLKD7 D4 D3 D2 D1 D0 D3=1 ADC 高速时钟有效高速时钟有效D1=1 EV-B 高速时钟有效高速时钟有效D0=1 EV-A 高速时钟有效高速时钟有效华东交通大学电气学院2.系统控制和状态寄存器系统控制和状态寄存器 SCSR System Control&Status Register反映看门狗状态和使能反映看门狗状态和使能/禁止看门狗。禁止看门狗。Reserved D15 D3 D2 D1 D0WDINTS WDENINT WDOVERRIDE R-0 R-1 R/W-0 R/W1C-1 D0=1 用户可以修改用户可以修改WDCR寄寄存器的状态存器的状态D1=1 看门狗复位输出信号无效，看门狗看门狗复位输出信号无效，看门狗中断输出信号有效中断输出信号有效看门狗中断状态位看门狗中断状态位华东交通大学电气学院3.高速外设时钟寄存器高速外设时钟寄存器 HISPCP High-speed peripheral clock prescaler register用来设置高速的外设时钟（用来设置高速的外设时钟（EV-A,EV-B,ADC）D15 D3 D2 D0 R-0 R/W-010 HSPCKReserved华东交通大学电气学院 D15 D3 D2 D0 R-0 R/W-010 HSPCK/LSPCKReserved4.低速外设时钟寄存器低速外设时钟寄存器 LOSPCP Low-speed peripheral clock prescaler register用来设低速的外设时钟（用来设低速的外设时钟（SCI,SPI,McBSP）华东交通大学电气学院5.锁相环控制寄存器锁相环控制寄存器PLLCRPLL被旁路被旁路华东交通大学电气学院2.4.2 晶振振荡器及锁相环晶振振荡器及锁相环oF2812处理器上基于处理器上基于PLL的时钟模块，为各种外设和模的时钟模块，为各种外设和模块提供时钟信号。块提供时钟信号。oPLL中有中有4位倍频设置位，可以提供各种速度的时钟信位倍频设置位，可以提供各种速度的时钟信号。号。o时钟模块提供两种操作模式：时钟模块提供两种操作模式：o内部振荡器：内部振荡器：如果使用内部振荡器，则必须在如果使用内部振荡器，则必须在X1/XCLKIN(77号引脚号引脚)和和X2(76号引脚号引脚)两个脚之间连接两个脚之间连接一个石英晶体（一个石英晶体（30MHz）。）。o外部时钟源：外部时钟源：如果采用外部时钟，可以将输入的时钟信如果采用外部时钟，可以将输入的时钟信号直接接到号直接接到X1/XCLKIN引脚上，而引脚上，而X2悬空。在这种情悬空。在这种情况下，不使用内部振荡器况下，不使用内部振荡器。华东交通大学电气学院WatchdogModule/24位位PLL选择选择OSCCLKC28xCoreCLKINMUX10SYSCLKOUTHISPCPLOSPCPHSPCLKLSPCLK片内晶体片内晶体振荡器振荡器XTAL OSCX1/CLKINX2Crystal30Hz预存器预存器XF_XPLLDISXPLLDISPLL旁路旁路PLL XRSWatchdogModule/24位位PLL选择选择OSCCLKC28xCoreCLKINMUX10SYSCLKOUTHISPCPLOSPCPHSPCLKLSPCLK片内晶体片内晶体振荡器振荡器XTAL OSCX1/CLKINX2Crystal30Hz预存器预存器XF_XPLLDISXPLLDISPLL旁路旁路PLL XRS外部时钟：当引脚外部时钟：当引脚XPLLDIS=0,PLL锁相环被禁止，系统锁相环被禁止，系统直接采用外部输入时钟直接采用外部输入时钟华东交通大学电气学院WatchdogModule/24位位PLL选择选择OSCCLKC28xCoreCLKINMUX10SYSCLKOUTHISPCPLOSPCPHSPCLKLSPCLK片内晶体片内晶体振荡器振荡器XTAL OSCX1/CLKINX2Crystal30Hz预存器预存器XF_XPLLDISXPLLDISPLL旁路旁路P