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,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第6章 汇编语言程序设计,6.1 程序的控制与转移,TMS320C54x具有丰富的程序控制与转移指令，利用这些指令可以执行分支转移、循环控制及子程序操作。基本的程序控制指令如表6-1所示。,表6-1 基本的程序控制指令,分支转移指令 执行周期,子程序调用指令 执行周期,子程序返回指令 执行周期,B next 4,BACC src 6,BC next ,cond 5/3,CALL sub 4,CALA src 6,CC sub , cond 5/3,RET 5,RC cond 5/3,1条件算符,条件分支转移指令或条件调用、条件返回指令都用条件来限制分支的转移、调用和返回操作。条件算符分成两组，每组组内还有分类。,第1组：,EQ NEQ,LEQ GEQ,LT GT,OV,NOV,第2组：,TC,NTC,C,NC,BIO,NBIO,选用条件算符时应当注意以下3点:,第1组：组内两类条件可以进行与/或运算，但不能在组内同一类中选择两个条件算符与/或。当选择两个条件时，累加器必须是同一个。例如，可以同时选择AGT和AOV，但不能同时选择AGT和BOV。,第2组：可从组内3类算符中各选一个条件算符与/或，但不能在组内同一类中选两个条件算符与/或。例如，可以同时测试TC、C和BIO，但不能同时测试NTC和TC。,组与组之间的条件只能进行或运算。,2循环操作BANZ,在程序设计时，经常需要重复执行某段程序，利用BANZ（当辅助寄存器不为0时转移）指令执行循环计数和操作是十分方便的。,SUM: STM #x,AR3,STM #4,AR2,loop: ADD *AR3+,A,;程序存储器,BANZ loop,*AR2-,STL A,y,3比较操作CMPR,编程时，经常需要数据与数据进行比较，这时利用比较指令CMPR是很合适的。CMPR指令测试所规定的AR寄存器（AR1AR7）与AR0的比较结果。如果所给定的测试条件成立，则TC位置1，然后，条件分支转移指令就可根据TC位的状态进行分支转移了。注意，所有比较的数据都是无符号操作数。,STM #5,AR1,STM #10,AR0,loop: .,.,*AR1+,.,.,CMPR LT,AR1,BC loop,TC,6.2 堆栈的使用方法,TMS320C54x提供一个用16位堆栈指针（SP）寻址的软件堆栈。当向堆栈中压入数据时，堆栈从高地址向低地址增长。堆栈指针是减在前、加在后，即先SP,1再压入数据，先弹出数据后SP+1。,如果程序中要用到堆栈，则必须先进行设置，方法如下：,size .set 100,stack .usect STK，size,STM #stack+size，SP,上述语句在数据RAM空间开辟一个堆栈区。前两句在数据RAM中自定义一个名为STK的保留空间，共100个单元。第3句将这个保留空间的高地址（#stack+size）赋给SP，作为栈底，参见图6-1。至于自定义未初始化段STK 究竟定位在数据RAM中的什么位置，应当在链接器命令文件中规定。,数据存储器,0,STK,堆栈的设置,size set 100,stack usect STK，size,STM #stack+size，SP,堆栈的用法,压入操作：SP先减1后，再将数据压入堆栈中,弹出操作：数据弹出后，再将SP加1,stack,可用栈区,SP,最后用的单元,已用栈区,65535,图6-1 堆栈,设置堆栈之后，就可以使用堆栈了，例如：,CALL pmad ；(SP)-1SP，(PC)+2TOS,；pmadPC,RET ；(TOS) PC，(SP)+lSP,堆栈区应开辟多大？这需要按照以下步骤来确定:, 先开辟一个大堆栈区，且用已知数填充。, 运行程序，执行所有的操作。, 暂停，检查堆栈中的数值如下图。, 用过的堆栈区才是实际需要的堆栈空间。,1.加减法,【例6-4】计算z=x+y,w。,SUMB: LD x,A,ADD y,A,SUB w,A,STL A,z,RET,.end,计算结果：数据寄存器地址 存储内容 十进制数,x 0060H 000AH 10,y 0061H 001AH 26,w 0062H 0017H 23,z 0063H 000DH 13,6.3 加减法运算和乘法运算,2.乘法,【例6-5】计算y=mx+b。,SU: LD m,T,MPY x,A,ADD b,A,STL A,y,RET,.end,计算结果：数据寄存器地址 存储内容 十进制数,m 0060H 0003H 3,x 0061H 000FH 15,b 0062H 0014H 20,y 0063H 0041H 65,6.4 重复操作,1,重复执行单条指令,重复指令,RPT,或,RPTZ,允许重复执行紧随其后的那一条指令。如果要重复执行,n,次，则重复指令中应规定计数值为,n,1,。由于重复的指令只需要取指一次，与利用,BANZ,指令进行循环相比，效率要高得多。,【例,6-9,】,对数组,x5,0,0,0,0,0,进行初始化。,.bss x,5,或者,STM #x,AR1,LD #0H,A,RPT #4,STL A,*AR1+,或者,.bss x,5,STM #x,AR1,RPTZ #4,STL A,*AR1+,2,块程序重复操作,块程序重复操作,RPTB,将重复操作的范围扩大到任意长度的循环回路。由于块程序重复指令,RPTB,的操作数是循环回路的结束地址，而且，其下条指令就是重复操作的内容，因此必须先用,STM,指令将所规定的迭代次数加载到块重复计数器（,BRC,）中。,RPTB,指令的特点是：对任意长度的程序段的循环开销为,0,，其本身是一条,2,字,4,周期指令；循环开始地址（,RSA,）是,RPTB,指令的下一行，结束地址（,REA,）由,RPTB,指令的操作数规定。,【例,6-10,】,对数组,x5,中的每个元素加,1,。,.bss x,5,start: LD #1,16,B,STM #4,BRC,STM #x,AR4,RPTB next-1,ADD *AR4,16,B,A,STH A,*AR4+,next: LD #0,B,3,循环的嵌套,2nd:,1st:,STM #L,1,AR7 ;2T,外部,STM #M,1,BRC ;2T,RPTB 2nd,1 ;4T,中间,中间,RPT #N,1 ;1T,内部,中间,中间,外部,外部,BANZ 1st,*AR7,;4T,3,1,2,执行,RPT,指令时要用到,RPTC,寄存器（重复计数器），执行,RPTB,指令时要用到,BRC,、,RSA,和,RSE,寄存器。由于两者用了不同的寄存器，因此,RPT,指令可以嵌套在,RPTB,指令中，实现循环的嵌套。当然，只要保存好有关的寄存器，,RPTB,指令也可以嵌套在另一条,RPTB,指令中，但效率并不高。,下图是一个三重循环嵌套结构，内层、中层和外层三重循环分别采用,RPT,、,RPTB,和,BANZ,指令，重复执行,N,、,M,和,L,次。,6.5,数据块传送,这些指令的特点如下：,（1）传送速度比加载和存储指令的速度要快；,（2）传送数据不需要通过累加；,（3）可以寻址程序存储器；,（4）与,RPT,指令相结合，可以实现数据块传送。,数据存储器数据存储器,# W/C,数据存储器,MMR,# W/C,MVDK Smem,dmad,MVKD dmad,Smem,MVDD Xmem,Ymem,2/2,2/2,1/1,MVDM dmad,MMR,MVMD MMR,dmad,MVMM mmr,mmr,2/2,2/2,1/1,程序存储器数据存储器,# W/C,程序存储器（Acc）数据存储器,# W/C,MVPD Pmad,Smem,MVDP Smem,Pmad,2/3,2/4,READA Smem,WRITA Smem,1/5,1/5,1,程序存储器数据存储器,【例,6-11,】,初始化数组,x5=1,2,3,4,5,。,.title,zh9.asm,.mmregs,STACK .usect,STACK,10H,.bss x,5,.data,table: .word 1,2,3,4,5,.def start,.text,start: STM #x,AR1,RPT #4,MVPD table,*AR1+,end: B end,.end,2,数据存储器数据存储器,【例,6-12,】,编写一段程序，将数据存储器中数组,x20,中的数据复制到数组,y20,中。,.title,zh10.asm,.mmregs,STACK .usect,STACK,30H,.bss x,20,.bss y,20,.data,table: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,.def start,.text,start: STM #x,AR1,RPT #19,MVPD table,*AR1+ ；从程序存储器传送到数据存储器中,STM #x,AR2,STM #y,AR3,RPT #19,MVDD *AR2+,*AR3+,；从数据存储器传送到数据存储器中,end: B end,.end,20,个数据从,0060H,0073H,传送到,0074H,0087H,，结果如图所示：,6.6,双操作数乘法,TMS320C54x,片内的多总线结构，允许在一个机器周期内通过两条,16,位数据总线（,C,总线和,D,总线）寻址两个数据和系数，如图,6-6,所示。,数据存储器,乘法器/加法器,累加器A,累加器B,C总线,D总线,图6-6 双操作数乘法,如果求,y=mx+b,，则单操作数和双操作数实现方法比较如表,6-4,所示,：,表,6-4,单,/,双操作数编程比较,用双操作数指令编程的特点为：,（1）用间接寻址方式获得操作数，且辅助寄存器只能用,AR2,AR5,；,（2）占用的程序空间小；,（3）运行的速度快。,单操作数方法,双操作数方法,LD m，T,MPY x，A,ADD b，A,STL A，y,MPY *AR2，*AR3，A,ADD b，A,STL A，y,双操作数,MAC,型的指令有,4,种，如表,6-5,所示,：,表,6-5 MAC,型双操作数指令,对于,Xmem,和,Ymem,，只能用以下辅助寄存器及寻址方式：,辅助寄存器,AR2,寻址方式,*ARn,AR3 *ARn+,AR4 *ARn,AR5 *ARn+0%,指 令,功 能,MPY Xmem,Ymem,dst,MAC Xmem,Ymem,src,dst,MAS Xmem,Ymem, src,dst,MACP Smem,Pmad, src,dst,dst=Xmem*Ymem,dst=src+Xmem*Ymem,dst=src-Xmem*Ymem,dst=src+Smem*Pmad,6.7,长字运算和并行运算,1,长字指令,DLD Lmem，dst ;dst=Lmem,DST src，Lmem ;Lmem=src,DADD Lmem，src，dst ;dst=src+Lmem,DSUB Lmem，src，dst ;dst=src-Lmem,DRSUB Lmem，src，dst ;dst=Lmem-src,（,1,）偶地址排列法,（,2,）奇地址排列法,数据存储器,偶地址：xhi,奇地址：xlo,程序存储器,偶地址：1234,奇地址：5678,.long 1 2 3 4 5 6 7 8 h,变量名称,字长,页邻接,偶地址排列法,.bss xhi, 2, 1, 1,图6-8 奇偶地址排列规定,【例,6-15,】,计算,Z,32,=,X,32,+,Y,32,。,标准运算,.title,zh16.asm,.mmregs,STACK .usect,STACK,10H,.bss xhi,1,.bss xlo,1,.bss yhi,1,.bss ylo,1,.bss zhi,1,.bss zlo,1,.def start,.data,table: .word 1678H,2345H,.word 1020H,0D34AH,.text,start: STM #0,SWWSR,STM #STACK+10H,SP,STM #xhi,AR1,RPT #3,MVPDtable,*AR1+,LD xhi,16,A,ADDS xlo,A,ADD yhi,16,A,ADDS ylo,A,STH A,zhi,STL A,zlo,end: B end,.end,(6个字，6个T),长字运算,.title,zh17.asm,.mmregs,STACK .usect,STACK,10H,.bss xhi,2,1,1,.bss yhi,2,1,1,.bss zhi,2,1,1,.def start,.data,table: .long 16782345H,1020D34AH,.text,start: STM #0,SWWSR,STM #STACK+10H,SP,STM #xhi,AR1,RPT #3,MVPD table,*AR1+,DLD xhi,A,DADD yhi,A,DST A,zhi,end: B end,.end,(3个字，3个T),2,并行运算,并行运算指令举例,指 令,举 例,操作说明,LD|MACR,LD|MASR,LD Xmem，dst,|MACR Ymem，dst,2,dst=Xmem(16-ASM),dst=Xmem(16-ASM),dst=dst+T* Xmem,ST|ADD,ST|SUB,ST src，Ymem,|ADD Xmem，dst,Ymem=src(16-ASM),dst=dst+Xmem,【例,6-16,】,用并行运算指令编写计算,z,=,x,+,y,和,f,=,e,+,d,的程序。,.mmregs,STACK .usect,STACK,10H,.bss x,3,.bss d,3,.def start,.data,table: .word 0123H,1027H,0,1020H,0345H,0,.text,start: STM #0,SWWSR,STM #STACK+10H,SP,STM #x,AR1,RPT #5,MVPD table,*AR1+,STM #x,AR5,STM #d,AR2,LD #0,ASM,LD *AR5+,16,A,ADD *AR5+,16,A,ST A,*AR5 ;并行指令,|LD *AR2+,B,ADD *AR2+,16,B,STH B,*AR2,end: B end,.end,3,64,位加法和减法运算,64,位数的加法和减法算式如下：,w3 w2,w1 w0,(W64),+,x3 x2,C,x1 x0,(X64),低32位相加产生进位C,-,y3 y2,C,y1 y0,(Y64),低32位相减产生借位C,z3 z2,z1 z0,(Z64),例6-17编写计算Z64=W64+X64-Y64的程序。,W、X、Y和结果Z都是64位数，它们都由两个32位的长字组成。利用,长字指令,可以完成64位数的加减法。,DLD w1,A ;A=w1w0,DADD x1,A ;A=w1w0+x1x0,产生进位C,DLD w3,B ;B=w3w2,ADDC x2,B ;B=w3w2+x2+C,ADD x3,16,B ;B=w3w2+x3x2+C,DSUB y1,A ;A=w1w0+x1x0-y1y0,产生借位C,DST A,z1 ;z1z0=w1w0+x1x0-y1y0,SUBB y2,B ;B=w3w2+x3x2+C-y2-C,SUB y3,16,B ;B=w3w2+x3x2+C-y3y2-C,DST B,z3 ;z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C,数据计算结果,4,32,位乘法运算,32,位乘法算式如下：,x1 x0,S U, y1 y0,S U,x0 y0,UU,y1 x0,SU,x1 y0,SU,y1 x1,SS,w3 w2 w1 w0,S U U U,其中，S带符号数，U无符号数。,由上算式可见，在32位乘法运算中，实际上包括三种乘法运算：UU，SU及SS。一般的乘法运算指令都是两个带符号数相乘，即SS。所以，在编程时，还要用到以下两条乘法指令：,MACSU Xmem，Ymem，src ；无符号数与带符号数相乘并累加,；src=U(Xmem)S(Ymem)+src,MPYU Smem，dst ；无符号数相乘,；dst=U(T)U(Smem),例6-18编写计算W64=X32Y32的程序。,32位乘法实现的64位乘积的程序如下：,STM #x,AR2,STM #y,AR3,LD *AR2,T ;T=x0,MPYU *AR3+,A ;A=ux0uy0,STL A,w0 ;w0=ux0uy0,LD A,-16,A ;A=A16,MACSU *AR2+,*AR3-,A ;A+=y1ux0,MACSU *AR3+,*AR2,A ;A+=x1uy0,STL A,w1 ;w1=A,LD A,-16,A ; A=A16,MAC *AR3,*AR2,A ;A+=x1y1,STL A,w2 ;w2=A的低16位,STH A,w3 ;w3=A的高16位,6.8,小数运算,1,小数的表示方法,TMS320C54x,采用,2,的补码表示小数，其最高位为符号位，数值范围为,1,+1,。一个,16,位的,2,的补码小数（,Q15,格式）的每一位的权值为：,MSB LSB,-1 2,-1,2,-2,2,-3, 2,-15,一个十进制小数乘以,32768,之后，再将其十进制整数部分转换成十六进制数，就能得到这个十进制小数的,2,的补码表示，例如：,1 7FFFH,0.5 正数：乘以32768 4000H,0 0000H,-0.5 负数：其绝对值部分乘以32768，再取反加1 C000H,-1 8000H,在汇编语言程序中，是不能直接写入十进制小数的。若要定义一个系数,0.707,，可以写成：,.word 32768*707/1000,，不能写成,32768*0.707,。,2,小数乘法与冗余符号位,0 1 0 0 （0.5）, 1 1 0 1 (-0.375),0 1 0 0,0 0 0 0,0 1 0 0,1 1 0 0 (-0100),1 1 1 0 1 0 0 (-0.1875),一个小数乘法的例子(假设字长4位，累加器8位)：,上述乘积是7位，当将其送到累加器时，为保持乘积的符号，必须进行符号位扩展，这样，累加器中的值为11110100（-0.09375)，出现了冗余符号位。原因是：,S x x x (Q3格式), S y y y (Q3格式),S S z z z z z z (Q6格式),即两个带符号数相乘，得到的乘积带有2个符号位，造成错误的结果。,解决冗余符号位的办法,：,在程序中设定状态寄存器,ST1,中的,FRCT,（小数方式）位为,1,，在乘法器将结果传送至累加器时就能自动地左移,1,位，累加器中的结果为：,Szzzzzz0(Q7,格式,),，即,11101000(,0.1875),，自动地消去了两个带符号数相乘时产生的冗余符号位。,在小数乘法编程时，应当事先设置,FRCT,位如下：,SSBX FRCT,MPY * AR2，* AR3，A,STH A，Z,这样，,TMS320C54x,就完成了,Q15,Ql5=Q15,的小数乘法。,6.9,除法运算,1,被除数的绝对值小于除数的绝对值，商为小数,在一般的,DSP,中都没有除法器硬件。因为除法器硬件代价很高，所以就没有专门的除法指令。同样，在,TMS320C54x,中也没有一条单周期的,16,位除法指令。但是，利用条件减法指令（,SUBC,指令），加上重复指令“,RPT #15,”，就可实现两个无符号数的除法运算。,条件减法指令的功能如下：,SUBC Smem，src,2,被除数的绝对值大于等于除数的绝对值，商为整数,6.10,浮点运算,1,浮点数的表示方法,在,TMS320C54x,中，浮点数由尾数和指数两部分组成，它与定点数的关系如下：,定点数,=,尾数,2,（,指数）,例如，定点数,0x2000(0.25),用浮点数表示时，尾数为,0x4000(0.5),，指数为,1,，即,0.25=0.5,2,1,浮点数的尾数和指数可正可负，均用补码表示。指数的范围为,8,31,。,2,定点数到浮点数的转换,TMS320C54x,通过,3,条指令可将一个定点数转化成浮点数:,（,1,）,EXP A,（,2,）,ST T,，,EXPONENT,（,3,）,NORM A,3,浮点数到定点数的转换,知道,TMS320C54x,浮点数的定义后，就不难将浮点数转换成定点数了。因为浮点数的指数就是在规格化时左移（指数为负时是右移）的位数，所以在将浮点数转换成定点数时，只要按指数值将尾数右移（指数为负时是左移）就行了。,4,浮点乘法举例,【例,6-26,】,编写浮点乘法程序，完成,x,1,x,2,=0.3,(,0.8),运算。,程序中保留,10,个数据存储单元：,x1：被乘数,m2：乘数的尾数,x2：乘数,ep：乘积的指数,e1：被乘数的指数,mp：乘积的尾数,ml：被乘数的尾数,product：乘积,e2：乘数的指数,temp：暂存单元,程序清单如下：,.title zh24.asm,.mmregs,.def start,STACK .usect STACK,100 ;64H,.bss x1,1,.bss x2,1,.bss e1,1,.bss m1,1,.bss e2,1,.bss m2,1,.bss ep,1,.bss mp,1,.bss product,1,.bss temp,1,.data,table: .word 3*32768/10 ;0.3,.word -8*32768/10 ;-0.8,.text,start: STM #STACK+100,SP ;设置堆栈指针,MVPD table,x1 ;将x1和x2传送至数据存储器,MVPD table+1,x2,LD x1,16,A ;将x1规格化为浮点数,EXP A,ST T,e1 ;保存x1的指数,NORM A,STH A,m1 ;保存x1的尾数,LD x2,16,A ;将x2规格化为浮点数,EXP A,ST T,e2 ;保存x2的指数,NORM A,STH A,m2 ;保存x2的尾数,CALL MULT ;调用浮点乘法子程序,end: B end,MULT: SSBX FRCT,SSBX SXM,LD e1,A ;指数相加,ADD e2,A,STL A,ep ;乘积指数ep,LD m1,T ;尾数相乘,MPY m2,A ;乘积尾数在累加器A中,EXP A ;对尾数乘积规格化,ST T,temp ; 规格化时产生的指数temp,NORM A,STH A,mp ;保存乘积尾数在mp中,LD temp,A ;修正乘积指数,ADD ep,A ;(ep)+(temp) ep,STL A,ep ;保存乘积指数在ep中,NEG A ;将浮点乘积转换成定点数,STL A,temp ;乘积指数反号，并且加载到T寄存器,LD temp,T ;再将尾数按T移位,LD mp,16,A,NORM A,STH A,product ;保存定点乘积,RET,.end,
展开阅读全文