【正文】 個(gè)數(shù)作二進(jìn)制補(bǔ)碼處理 。在移位期間，數(shù)據(jù)具有符號(hào)擴(kuò)展。 對(duì)許多 (并非所有的 )指令而言 ， 符號(hào)擴(kuò)展方式位(SXM)， 即狀態(tài)寄存器 ST1的第 l0位 ， 決定著在 CALU計(jì)算中是否采用符號(hào)擴(kuò)展： SXM=0 不采用符號(hào)擴(kuò)展 。 接收了一個(gè) 16bit數(shù)據(jù)之后 ， 輸入移位器就將該 16bit數(shù)據(jù)與 CALU的 32bit總線(xiàn)對(duì)齊： 輸入移位器將該 16位數(shù)據(jù)左移 0~16位，然后向 CALU送入 32位的結(jié)果。 輸入 程序讀總線(xiàn) (PRDB) 該輸入為一個(gè)指令操作時(shí)給定的常數(shù)。 該方式暫停內(nèi)部程序流并暫時(shí)地降低C2XX的功能 C2xx的總體框圖 中央算術(shù)邏輯單元： CALU 數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生邏輯 (ARAU以及 8個(gè) AR) 累加器： ACC 程序地址產(chǎn)生邏輯 用于 CALU的輸入輸出數(shù)據(jù)比例移位器 16bit 16bit乘法器 乘積比例移位器 CPU的輸入比例、中央算術(shù)邏輯和乘法部分框圖 輸入定標(biāo)部分 一個(gè) 32bit輸入數(shù)據(jù)定標(biāo)移位器 (輸入移位器 )使一個(gè)存儲(chǔ)器的16bit值與 32bit的 CALU對(duì)齊。 狀態(tài)寄存器決定處理器工作方式、尋址指針以及顯示不同的處理器狀態(tài)和算術(shù)邏輯結(jié)果。第三章 TMS320C2XX中央處理單元與程序控制 上一章 內(nèi)容回顧 （ 1） 明確為什么要學(xué)習(xí) DSP的硬件組成與體系結(jié)構(gòu) ， 掌握C2xxDSP的硬件組成與體系結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 。 節(jié)能方式 （ ） C2XX器件程序控制的特點(diǎn)及其處理過(guò)程 （ ~） 涉及到對(duì)一個(gè)或多個(gè)指令塊執(zhí)行順序的控制，通常，程序流是順序的， C2XX在連續(xù)的程序存儲(chǔ)器地址執(zhí)行指令操作。 對(duì)于數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)很有必要。 輸入移位器的 15位到 0位接收程序存儲(chǔ)器 (PRDB)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (DRDB)的一個(gè) 16bit輸入。 移位位數(shù) 輸入移位器可以將一個(gè) 16bit數(shù)據(jù)左移 0~16位。 SXM=l 輸入移位器的輸出具有符號(hào)擴(kuò)展 。 乘法部分 C2XX 使用一個(gè) 16bit*l6bit的硬件乘法器 。 以下是對(duì)乘法器的輸入和輸出的描述。 輸出 乘法器接收兩個(gè) 16bit的輸入： 總是來(lái)自 16bit的 暫存寄存器 (TREG) 另一個(gè)輸入為下列數(shù)值之一： 其中一個(gè)輸入 : 在乘法之前， TREG 裝載了一個(gè)數(shù)據(jù)讀總線(xiàn) (DRDB)的數(shù)值。 輸入 PREG的輸出 輸出 CALU的輸入 移位器有一個(gè) 32bit的輸入， 它與 PREG的輸出相連 移位器完成移位操作，所 有 32位的數(shù)據(jù)被送入 CALU， 而 16位的數(shù)據(jù)則被存儲(chǔ)在數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器中。 乘積定標(biāo)移位器的乘積移位方式 注： Q31數(shù)是一個(gè)二進(jìn)制分?jǐn)?shù)。 第一種移位方式 (PM=00) 第二、三種方式 （ PM=0 10） 最后一種方式 可引起左移位 (1位或 4位 )。 它允許連續(xù)進(jìn)行多達(dá) 128次的 乘 /加運(yùn)算，而不至于引起累加器 的溢出。 在將累加器的高位字 或低位字的一個(gè)拷貝 送入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之前 ， 對(duì)該拷貝進(jìn)行移位 處理 。 16bit加法 16bit減法 布爾邏輯運(yùn)算 鑒于 CALU可執(zhí)行布爾運(yùn)算，因此可以進(jìn)行位處理。 如果 SXM=l，則允許符號(hào)擴(kuò)展。 當(dāng)累加器減不產(chǎn)生一個(gè)借位時(shí)。 C=l 在一次左移位或循環(huán)期間，累加器的最高有效位被送入 C； 在一次右移位或循環(huán)期，累加器的最低有效位送入 C。 如果溢出方向?yàn)樨?fù)， 則累加器被最大負(fù)數(shù)值填充 (8000 0000h)。 如果未檢測(cè)到累加器溢出，則 OV為 0 當(dāng)溢出 (正方向或負(fù)方向 )發(fā)生時(shí)， OV為 l并被鎖存。 輸出移位器拷貝累加器的 32位數(shù)據(jù)，并對(duì)移位器中的數(shù)據(jù)執(zhí)行一次左移（根據(jù)相應(yīng)的存儲(chǔ)指令可左移 0至 7位）。 圖 1顯示了累加器值被左移 4位以及移位后的高位字被送入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的情況 。 ARAU及有關(guān)邏輯 8個(gè)輔助寄存器 (AR7AR0)提供了靈活多變以及功能強(qiáng)大的間接尋址。 ARP所指示的寄存器稱(chēng)為當(dāng)前輔助寄存器或當(dāng)前 AR。 比較 AR0的內(nèi)容和當(dāng)前 AR的內(nèi)容，并將比較結(jié)果送入狀態(tài)寄存器 ST1的測(cè)試 /控制狀態(tài)位 (TC) (通過(guò) CMPR指令 )。 CMPR指令 使用輔助寄存器可支持條件轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回。它們可通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)和裝載數(shù)據(jù)，這樣，就可以存儲(chǔ)和恢復(fù)機(jī)器狀態(tài)。它不受寫(xiě)影響。當(dāng) ARP被裝載時(shí)，先前的 ARP值被復(fù)制到 ARB寄存器 (除在一個(gè) LST指令期外 )。 狀態(tài)寄存器 ST0和 ST1的位 (字段 ) C 進(jìn)位位 如果一次加操作產(chǎn)生了一個(gè)進(jìn)位，則 C被設(shè)為 1；如果一次減操作產(chǎn)生了一個(gè)借位，則 C被清零。復(fù)位時(shí)， CNF位清零。 LST和 LDP(裝載 DP)指令可以修 改 DP字段。 LST(裝載狀態(tài)寄存器 )指令不影響 INTM(非 )。 OV 溢出標(biāo)志位 它保留一個(gè)鎖存值，該鎖存值可指明在 CALU中是否己發(fā)生溢出。 SETC和 CLRC指令可分別設(shè)置和清除 OVM。通過(guò)復(fù)位清除 PM。 SXM 符號(hào)擴(kuò)展方式位 SXM不影響某些指令的基本操作。 SXM=O該方式位抑制符號(hào)擴(kuò)展， SXM=l在數(shù)據(jù)從輸入移位進(jìn)入累加器時(shí)，該方式位使數(shù)據(jù)產(chǎn)生符號(hào)擴(kuò)展。 XF XF引腳狀態(tài)位 它決定 XF引腳的狀態(tài)。 上一次課主要 內(nèi)容回顧 概述 輸入定標(biāo)部分 乘法部分 中央算術(shù)邏輯部分 輔助寄存器與狀態(tài)寄存器 1. C2xx CPU有哪些基本組成，說(shuō)出個(gè)部分的主要功 能？ 2 . C2xx輔助寄存器有幾個(gè)？主要用作什么功能？ 3. C2xx幾個(gè) 狀態(tài)寄存器？主要狀態(tài)信息有哪些？ 問(wèn)題？？？ 本次課教學(xué)目的 要求同學(xué)理解掌握 DSP的中央處理單元的組成和程序控制的原理 理解各狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位及其作用 理解流水線(xiàn)的原理以及轉(zhuǎn)移 、 調(diào)用 、 返回指令的執(zhí)行過(guò)程 理解 DSP的 中斷和復(fù)位 操作 前半部分是 CPU的組成和狀態(tài)信息 后半部分是程序控制 程序地址生成與流水線(xiàn) 轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回 重復(fù)指令 中斷與中斷管理 本次課的主要內(nèi)容 程序地址生成與流水線(xiàn) 在執(zhí)行當(dāng)前指令的同時(shí) ， 程序流要求處理器生成下一個(gè)程序地址 (順序的或非順序的 )。 程序地址寄存器 (PAR) PAR驅(qū)動(dòng)程序地址總線(xiàn) (PAB)。 微堆棧 (MSTACK) 有時(shí) ， 程序地址生成邏輯采用 16bit的 1級(jí)MSTACK來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)返回地址 。 當(dāng)指令寄存器被裝載時(shí) ， PC保持下一個(gè)地址 。 軟件或硬件中斷 將適當(dāng)?shù)闹袛嗍噶康刂费b入 PC。 裝入程序計(jì)數(shù)器的地址 當(dāng)發(fā)生子程序調(diào)用或中斷時(shí) ， 程序地址生成邏輯使用堆棧存儲(chǔ)返回地址 。 C2XX具有一個(gè) 16位的 8級(jí)硬件堆棧。 PSHD指令向棧頂壓入一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值。 PUSH操作 POP操作與 PUSH操作相反 。這些指令使用程序地址生成邏輯為一條兩操作數(shù)指令提供第二地址 。 MSTACK操作是不可見(jiàn)的 。 在任意的指定周期內(nèi) ， 1到 4個(gè)不同的指令均可有效 ， 各條指令均處于一個(gè)不同的完成階段 。 如果采用哈佛結(jié)構(gòu)處理以上同樣的 3條存取數(shù)指令，如下圖所示，由于取指令和存取數(shù)據(jù)分別經(jīng)由不同的存儲(chǔ)空間和不同的總線(xiàn)，使得各條指令可以重疊執(zhí)行，這樣，也就克服了數(shù)據(jù)流傳輸?shù)钠款i，提高了運(yùn)算速度。 每個(gè)被調(diào)用的子程序或中斷服務(wù)程序包含一條返回指令 ， 它便返回地址退出堆棧并返回程序計(jì)數(shù)器 (PC)。 在執(zhí)行期 ， 將向 PC裝載指定的程序存儲(chǔ)器地址 ， 并在該 地址 處執(zhí)行程序 。 在調(diào)用指令執(zhí)行期，將向 PC裝載指定的程序存儲(chǔ)器地址并從這個(gè)地址開(kāi)始執(zhí)行程序。 在無(wú)條件調(diào)用指令進(jìn)入流水線(xiàn)操作的執(zhí)行階段之前 ，隨后的兩條指令己被提取 。 這兩條指令將從流水線(xiàn)操作中退出以使它們不被執(zhí)行 。 可以將需滿(mǎn)足的條件設(shè)定為條件指令的操作數(shù)。 注意 只有某些條件組合才是可用的。 2. 條件的穩(wěn)定性 條件指令必須能夠測(cè)試狀態(tài)位的最新值 在前一條指令被執(zhí)行后的一個(gè)周期上，即在流水線(xiàn)操作的執(zhí)行階段以前，條件是不穩(wěn)定的 流水線(xiàn)控制器停止對(duì)條件指令之后任意指令進(jìn)行譯碼直至到條件趨于穩(wěn)定 這樣 因此 3. 條件轉(zhuǎn)移 條件轉(zhuǎn)移指令將程序轉(zhuǎn)移到程序存儲(chǔ)器的任意單元。 在條件被測(cè)試之前，條件轉(zhuǎn)移指令之后的兩條指令字己從流水線(xiàn)中被提取。 條件轉(zhuǎn)移指令 BCND 有條件轉(zhuǎn)移 BANZ 當(dāng)前所選擇的輔助寄存器值不等于 0時(shí)的轉(zhuǎn)移 此指令有助于實(shí) 現(xiàn)循環(huán)操作。在轉(zhuǎn)移到子程序之前，處理器將把返回地址存儲(chǔ)在堆棧中。 鑒于需要一個(gè)等待周期才能使條件趨于穩(wěn)定 ，因此 ， 條件調(diào)用比無(wú)條件調(diào)用多用一周期 。 5. 條件返回 調(diào)用或中斷將一個(gè)返回地址存儲(chǔ)到堆棧，然后將程序控制傳送到程序存儲(chǔ)器中的一個(gè)新單元。 只有當(dāng) 1個(gè)或多個(gè)條件被滿(mǎn)足時(shí)才能執(zhí)行條件返回指令 (RETC)。 同 RET一樣， RETC是一個(gè)單字指令。 如果條件不滿(mǎn)足，則執(zhí)行這兩條指令而不執(zhí)行返回指令。 N為 RPT指令的一個(gè)操作數(shù)。 這樣 ， 當(dāng) MACD和 BLPD這類(lèi)指令被重復(fù)時(shí)就能夠在一個(gè)單周期內(nèi)有效地執(zhí)行 。 例如 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換器以及其它處理器 定時(shí)器己完成計(jì)數(shù) 例如 C2XX支持軟件和硬件中斷 軟件中斷 INTR， NMI或 TRAP 如 可被來(lái)自物理器件的一個(gè)信號(hào)請(qǐng)求 這里存在兩種類(lèi)型 : 外部硬件中斷被外部中斷引腳上的信號(hào)觸發(fā)。 無(wú)論是硬件中斷，還是軟件中斷，它們均置于以下兩種方式之一： 非屏蔽中斷 這類(lèi)中斷不能被屏蔽。 C2XX非屏蔽中斷包括所有的軟件中斷和兩個(gè)外部硬件中斷：復(fù)位 (RS)和 NMI。而對(duì)于非屏蔽硬件中斷和軟件中斷來(lái)說(shuō)，確認(rèn)是立即進(jìn)行的。另外，該表還列出了每個(gè)硬件中斷的優(yōu)先級(jí)。 它是一個(gè) 16bit的寄存器，地址為 I/O空間的 FFECh 。 ICR則包含用于中斷和附加的標(biāo)志位。其中 1代表最高優(yōu)先級(jí)。 INTM位為 0 中斷方式 (INTM)位，即狀態(tài)寄存器 ST0的第 9位，允許或禁止所有可屏蔽中斷： INTM=0 所有非屏蔽中斷被允許 INTM=l 所有非屏蔽中斷被禁止 這些條件包括： 當(dāng) CPU確認(rèn)一個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)， INTM自動(dòng)設(shè)置為 l。 NMI(非 )或其它軟件中斷指令（通過(guò) TRAP、 NMI和 INTR指令啟動(dòng)的中斷）。 可屏蔽中斷操作示意圖 中斷標(biāo)志寄存器 (IFR) 16bit的中斷標(biāo)志寄存器 (IFR)被分配在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的 0006h地址單元。 注意： 0＝總是讀作 0； R=讀訪(fǎng)問(wèn)； W1C=向該位寫(xiě)入 1將其清 0； (一 )符號(hào)后面的值為復(fù)位后的值。 中斷 TXRXINT未被掛起 中斷 TXRXINT已被掛起。避免重復(fù)中斷，則在中斷服務(wù)程序中向該位寫(xiě)入 1。 第 1位 INT2(非 )/INT3(非 ) 中斷 2/中斷 3標(biāo)志位。 INT2(非 )/INT3(非 )=0 INT2(非 )/INT3(非 )均未被掛起 INT2(非 )/INT3(非 )=1 至少有一個(gè)中斷己被掛起，要想確定是哪個(gè)中斷己被掛起，或者確定是否兩個(gè)中斷均被掛起，則檢測(cè)中斷控制寄存器(ICR)中的 FIN2和 FINT3標(biāo)志位。根據(jù)中斷控制寄存器中 MODE值的不同，對(duì) HOLD/INT1引腳的操作也有所不同。 如果想清除一個(gè)中斷請(qǐng)求 (并設(shè)