资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第2章,TMS320LF240x,硬件结构,2.1.1 CPU,先进的多总线结构。,32,位中央算术逻辑运算单元（,CALU）,。,16,位1,6,位的硬件乘法器（,MUL,）。,32,位累加器（,ACC）,。,输入与输出定标寄存器。,乘积定标移位器。,2.1,TMS320LF240x,的特点,64 K,字程序存储器、,64,K,字数据存储器以及,64,K,字,I/O,空间。,2.1.2,存储器,2.1.3,指令系统,累加器、算术和逻辑运算指令。,辅助寄存器和数据页面指针指令。,TREG,、,PREG,和乘法指令。,转移指令。,控制指令。,I/O,和存储器操作指令。,2.1.4,片内外设,看门狗（,WD,）定时器模块。,数字输入输出（,I/O,）模块。,事件管理器（,EV,）模块。,模数转换器（,ADC,）模块。,串行通讯接口（,SCI,）模块。,串行外设接口（,SPI,）模块。,CAN,控制器模块。,采用高性能静态,CMOS,技术，供电电压为,3.3V,。,可用,IDLE,指令进入低功耗模式。,2.1.5,电源,具有符合,IEEEll49.1,标准的在片仿真接口（,JTAG,）。,2.1.6,在片仿真接口,2.1.7,速度,单周期定点指令的执行时间为,50ns,、,35ns,或,25ns(20MIPS,，,28.5MIPS,，或,40MIPS)。,2.2,TMS320LF240x,的总线结构,PAB ,程序地址总线：提供访问程序存储区的地址。,DRAB ,数据读地址总线：提供从数据存储器读取数据的地址。,DWAB ,数据写地址总线：提供写数据存储器的地址。,PRDB ,程序读总线：它载有从程序存储器读取的指令代码及表格信息等，并送到,CPU,。,DRDB ,数据读总线：它将数据从数据存储器载送到中央算术逻辑单元（,CALU,）和辅助寄存器单元（,ARAU,）。,DWEB ,数据写总线：它将数据送至程序存储器和数据存储器。,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。,独立的程序空间和数据空间允许,CPU,同时访问指令和数据。,总线结构特点,内部结构框图,TMS320LF240x,系列芯片是,16,位定点,DSP,，采用哈佛结构，其程序和数据存储器分别独立且有各自的总线结构。芯片内部由,3,部分组成：中央处理单元（,CPU,）、存储器及片内外设。,CPU,的基本组成包括：,32,位中央算术逻辑运算单元（,CALU）,；,32,位累加器（,ACC）,；输入与输出数据比例移位器；,16,位1,6,位的乘法器（,MUL,）以及乘积比例移位器。,2.,3,中央处理单元（,CPU,）,CPU,功能结构图,输入比例部分,功能：将来自存储器的,16,位数据左移,016,位送往中央算术逻辑单元（,CALU,）。,移位方法：左移后没有使用的低位,LSB,填,0,，高位,MSB,填,0,或用符号扩展，取决于状态寄存器,ST1,的符号扩展模式位,SXM,（,D10,）。,SXM=0,填,0,SXM=1,符号扩展,乘法部分,功能：在一个机器周期内完成有符号或无符号乘法，乘积为,32,位。,组成：,临时寄存器（,TREG,）：保存一个乘数。,乘法器：将,TREG,的值与来自数据读总线或程序读总线的一个值相乘。,乘积寄存器（,PREG,）：保存乘法运算的结果。,乘积定标移位器（,PSCALE,）：在将乘积传送到,CALU,前，乘积定标移位器对其进行定标。,中央算术逻辑部分,中央算术逻辑部分包括：,中央算术逻辑单元：进行各种算术逻辑运算。,累加器： 存放,CALU,的操作结果，并可对其进行移动或循环。将结果输出到,CALU,或输出数据比例移位器。,输出数据比例移位器： 将累加器的,32,位值进行左移,07,位，将移位器中的高位字或低位字保存到数据存储器，而累加器的内容保持为移位前的值不变。,中央算术逻辑单元,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,累加器,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逻辑单元（,CALU,）或输出到数据比例移位器。,与累加器有关的状态位有：,进位标志位（,C,）：位于,ST0,第,9,位,加到累加器或从累加器减,当,C=0,，减结果产生借位或加结果未产生进位时,当,C=1,，减结果未产生借位或加结果产生进位时,将累加器数值移,1,位或循环移,1,位,在左移或循环左移时，累加器的最高有效位被送到,C,；在右移或循环右移时，累加器的最低有效位被送到,C,。,溢出方式位（,OVM,） ：位于,ST0,第,11,位,当累加器处于溢出方式（,0VM=1,）并且有溢出发生时，若为正溢出，累加器被填充以最大正数,7FFF,FFFFh,;,若为负溢出，累加器被填充以最大负数,8000 0000h,。,OVM=0,时，累加器中的结果正常溢出。,3.,溢出标志位（,OV,）：位于,ST0,第,12,位,当未检测到累加器溢出时，,OV=0,，未被锁存；当溢出发生时，,OV=1,且被锁存。,辅助寄存器算术单元（,ARAU,）,寻址功能,用指令把,07,写入辅助寄存器指针,ARP,，即选择了一个辅助寄存器。,ARP,所指的寄存器称当前辅助寄存器。,处理一条指令时，当前,AR,的内容用做访问数据存储器的地址。若指令是读数据，,ARAU,把该地址送到,DRAB,；若指令是写数据，,ARAU,把该地址送到,DRAB,，指令执行完后，当前,AR,的内容可通过,ARAU,进行无符号运算，即增量或减量。,运算功能,将辅助寄存器的值加,1,或减,1,。,将,AR0,的内容与当前,AR,的内容比较，结果影响,TC,位,ST1,的测试,/,控制位。,辅助寄存器可用做暂存单元或软件计数器。,状态寄存器,ST0,和,ST1,16,位寄存器，含有状态位和控制位。,可对,寄存器,ST0,和,ST1,读和写操作。,用,LST,指令可对,ST0,、,ST1,进行写,用,SST,指令可对,ST0,、,ST1,进行读并保存,用,SETC,或,CLRC,指令可对其中的某些位单独置,1,或清,0,状态寄存器,ST0,ARP,：辅助寄存器（,AR,）指针。,用于选择在间接寻址方式时使用的辅助寄存器,AR0AR7,，用,MAR,、,LST,指令和间接寻址访问存储器指令可以加载,ARP,。当,ARP,被装载时，先前的,ARP,被复制到,ARB,缓存器。,OV,：溢出标志位,用于表示,CALU,是否有溢出发生。当,CALU,溢出，,OV,置,1,，并保持置位状态直到被复位、条件转移指令或,LST,指令清,0,。,ARP,OV,OVM,1,INTM,DP,D8D0,D9,D10,D11,D12,D15D13,OVM,：溢出模式位,决定,ACC,算术运算溢出的情况。当累加器处于溢出方式（,0VM=1,）并且有溢出发生时，若为正溢出，累加器被填充以最大正数,7FFF FFFFh;,若为负溢出，累加器被填充以最大负数,8000 0000h,。,0VM=0,时，累加器中的结果正常溢出。用,SETC OVM,或,CLRC OVM,可将该位置,1,或清,0,。,LST,指令可修改,OVM,。,INTM,：中断模式位,用来允许（,INTM=0,）或禁止（,INTM=1,）所有的可屏蔽中断。用,SETC OVM,或,CLRC OVM,可将该位置,1,或清,0,。,LST,指令不影响,OVM,位。,DP,：数据页面指针,当使用直接寻址方式时，,DP,存放存储器的数据页，,DP,与指令代码的最低,7,位构成,16,位存储器地址。,数据存储器地址,来自,DP,来自指令字的低,7,位,D15D7,D6D0,状态寄存器,ST1,ARB,：辅助寄存器指针缓冲器,当,ARP,被加载到,ST0,时，除了使用,LST,指令外，原来的,ARP,值被复制到,ARB,中。当用,LST #1,加载,ARB,时，也将相同的,ARB,值复制到,ARP,。,CNF,：片内,DARAM,配置位,该位决定,DARAM,映射到数据空间（,CNF=0,）还是程序空间（,CNF=1,）。,SETC CNF,或,CLRC CNF,可将该位置,1,或清,0,，复位时,CNF=0,ARB,CNF,TC,1,XF,PM,SXM,C,1,1,1,D0D1,D2,D3,D5,D4,D6,D7,D8,1,1,D9,D10,D11,D12,D15D13,TC,：测试,/,控制状态位,TC,在以下情况下置,1,：由,BIT,或,BITT,测试的位是,1,时；被,CMPR,测试的当前,AR,和,AR0,之间的比较条件成立时；用,NOMR,指令测试时，累加器最高两位异或结果为,1,时。,LST,指令可改变,TC,值。,SXM,：符号扩展模式位,SXM=0,，不扩展；,SXM=1,，移位时进行符号扩展。,SETC SXM,或,CLRC SXM,可将该位置,1,或清,0,，通过,LST,指令可对其加载，复位时,SXM,=1,。,C,：进位位,C=0,，减有借位或加无进位；,C=1,，减无借位或加有进位。累加器的值循环移动：左移时，最高位进入,C,；右移时，最低位进入,C,。,SETC C,或,CLRC C,可将该位置,1,或清,0,，通过,LST,指令可影响,C,，复位时,C,=1,。,XF,：,XF,引脚状态位,SETC XF,或,CLRC XF,可将该位置,1,或清,0,，通过,LST,指令可对修改,XF,，复位时,XF =1,。,PM,：乘积移位模式,PM,决定,PREG,的值在送往,CALU,或数据存储器时如何进行移位。,PM=00,：乘法器的,32,位乘积不经移位送至,CALU,或数据存储器；,PM=01,：乘位寄存器左移,1,位，最低有效位填,0,；,PM=10,：乘位寄存器左移,4,位，最低有效位填,0,；,PM=11,：乘位寄存器右移,6,位，且进行符号扩展。,存储器概述,TMS320LF240x,器件有,4,种可独立选择的空间：,64K,字的程序存储器空间：存放要执行的指令及程序执行时使用的数据。,64K,字的局部数据存储器空间：存放指令使用的数据。,32K,字的全局数据存储器空间：用于存放与其他处理器共用的数据。,64K,字的,I/O,空间：用于与外部的设备接口和片内外设寄存器。,2.,4 TMS320LF240x,的存储器分配,上述,224K,字包括一定数量的片内存储器、外部存储器和,I/O,设备。,TMS320LF240x,以改进的哈佛结构为基础，存储空间为,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,）。,片内双访问存储器（,DARAM,）,544,字的,DARAM,可以在一个机器周期访问两次。由片内,B0,（,256,字）、,B1,（,256,字）和,B2,（,32,字）三个模块组成。主要用于保存数据，但在需要时,B0,也可用于保存程序（,CNF=1,）。,在流水线操作中，,CPU,在第,3,个周期读数据，第四个周期写数据。然而,DARAM,允许,CPU,在一个周期里读和写。例如，设有两个指令,A,和,B,，将累加器的值写入,DARAM,，又从,DARAM,将一个新值装入累加器。指令,A,在,CPU,周期的主时段内存累加器的值，,B,在从时段内将新值装入累加器。,2.,4.2,片内存储器的类型,片内单访问存储器（,SARAM,）,SARAM,的地址可以用于数据存储器和程序存储器。可通过软件配置为外部存储器或内部,SARAM,。,SARAM,在一个机器周期内只能访问一次。当,CPU,要求多次访问时，,SARAM,会向,CPU,提供一个未准备好的信号，然后在每个周期内执行一次访问。,闪速存储器（,Flash,）,是电可擦除的、可编程的、可长期保存数据的存储器。,2.,4.3,程序存储器,程序存储空间用于保存程序代码、表格和立即操作数等。地址空间为,64K,字，包括片内,DARAM,和片内,ROM/Flash,。当,DSP,产生一个超出配置为片内程序存储范围的地址时，器件会自动产生访问外部程序存储器的相应信号，进行外部存储器的访问操作。,影响程序存储器配置的两个因素,CNF,位。状态寄存器,ST1,的第,12,位，决定片内双访问寄存器,DARAM,在片内还是片外。,CNF=0,：,B0,为片外程序空间。,CNF=1,：,B0,为片内程序空间。,在复位状态下，,B0,映射到数据空间。,引脚。决定指令从片内存储器还是从外部存储器读入。,=0,，配置为微控制器方式，从片内程序存储器读取复位向量（起始程序）。,=1,，配置为微处理器方式，从外部程序存储器读取复位向量（起始程序） 。,2.,4.4,数据存储器,数据存储器配置,数据存储空间的可寻址范围为,64K,字，,32K,字是内部数据存储器，包括存储映射寄存器、,DARAM,和外设映射寄存器，另外的,32K,字是外部数据存储器。,每个器件有,3,个,DARAM,块：,B0,、,B1,和,B2,。,B0,既可配置为程序存储器也可配置为数据存储器，由,CNF,标志位决定。,B1,、,B2,只能用于数据存储器。,数据存储器页面,数据存储器有两种寻址方式：直接寻址和间接寻址。使用直接寻址时，将数据存储器按,128,字分块，每一块称为一个数据页，,64K,字的数据存储器可分为,512,页，标号从,0,到,511,。当前页由状态寄存器,ST0,的低,9,位,D8D0,数据页面指针,DP,的值确定；每页的,128,个单元由,7,位偏移量决定，该偏移量来自直接寻址指令。因此，采用直接寻址方式时，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,位偏移量。,第,0,页数据地址映射,第,0,页包含了,3,个,DSP,寄存器：中断屏蔽寄存器（,IMR,，地址,0004H,）、中断标志寄存器（,IFR,，地址,0006H,）。,DSP,可以以零等待状态访问这两个寄存器。,配置数据存储器,CNF,决定数据存储器的配置，决定片内,DARAM,的,B0,块映射到程序空间还是数据空间。,2.,4.5 I/O,存储器,I/O,存储器空间为,64,K,字（,0000,h,FFFFh,）,。只有片内等待状态发生控制寄存器和片内,Flash,控制方式寄存器映射到,I/O,空间。,访问,I/O,空间的存储器或片外,I/O,端口只能用输入指令,IN,和输出指令,OUT,。,访问外部,I/O,接口时， 信号低电平有效，同时提供相应的读写信号。,
展开阅读全文