【正文】 C2XX程序地址生成邏輯使用以下硬件 : 程序計(jì)數(shù)器 (PC) C2XX含有一個 16bit的程序計(jì)數(shù)器 (PC)。 XF通過SETC指令置 1，通過 CLRC XF， XF指令清除。根據(jù) TC的狀態(tài)可執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令。 SXM通過 SETC， SXM指令被設(shè)置位，通過 CLRC SXM指令被清除，并可通過 LST指令裝載。 PM=01，TREG的輸出值左移 1位 (LSB被零填充 )，然后被送入 CALU或數(shù)據(jù)存儲器。 OVM=0累加器值正常溢出 OVM=l在發(fā)生溢出時(shí)，累加器值被設(shè)為最大正值或最大負(fù)值 PM 乘積移位方式 PM決定著在 PREG植被送入 CALU或數(shù)據(jù)存儲器時(shí) PREG值的移位量。一旦發(fā)生溢出， OV位就保留置位狀態(tài)直到它被復(fù)位條件轉(zhuǎn)移指令或 LST指令清除。 INTM=O允許所有非屏蔽的中斷被允許。 INT分別通過 SETC、 INTM和 CLRC、 INTM指令設(shè)置和清除。 CNF=O可重配置的雙存取 RAM塊被映射到數(shù)據(jù)空間 CNF=l可重配置的雙存取 RAM塊被映射到程序空間 DP 數(shù)據(jù)頁指針 當(dāng)一個指令采用直接尋址方式時(shí)， 9bit的 DP字段就與指令字 的 7個 LSB位鏈接，從而構(gòu)成一個全 16bit數(shù)據(jù)存儲器地址。 CNF 片內(nèi) DARAM配置位 該 CNF位決定了可重配置的雙存取 RAM塊是映射到數(shù)據(jù)空間，還是映射到程序空間。當(dāng) ARB通過 LST指令被裝載時(shí)，同樣的值被復(fù)制到 ARP。 ARP 輔助寄存器指針 它是一個 3bit字段。 注意： R=讀訪問； W=寫訪問； ”一 ”符號后面的值為復(fù)位后的值 (X為不受復(fù)位影響的值 )。 LAR指令 向輔助寄存器裝載數(shù)據(jù) SAR指令 將 AR的值存入數(shù)據(jù)存儲器 在必要時(shí)可對它們進(jìn)行增或減操作。 常量為一個 8位數(shù)值，它來自指令字的 8個 LSB位。 如果指令要求從數(shù)據(jù)存儲器 讀 ，則 ARAU就將地址送入 數(shù)據(jù)讀地址總線 如果指令要求向數(shù)據(jù)存儲器 寫 ，則 ARAU就將地址送入 數(shù)據(jù)寫地址總線 ARAU和輔助寄存器功能 ARAU執(zhí)行以下操作： 使輔助寄存器的值增 1或減 1或增減一個偏移量(通過支持間接尋址的任一指令 )。 通過向狀態(tài)寄存器 ST0的一個 3bit輔助寄存器指針 (ARP)設(shè)置一個從 0到 7的值，就可以選擇所需的輔助寄存器。 它的主要功能是對 8個輔助寄存器 (從AR7到 AR0)執(zhí)行算術(shù)操作。 當(dāng)輸出移位器執(zhí)行移位時(shí)， MSB丟失并且 LSB被零填充。 輸出數(shù)據(jù)定標(biāo)位移器 輸出數(shù)據(jù)定標(biāo)移位器 (輸出移位器 )有一個 32bit的輸入和一個 16bit的輸出。 對于 NORM指令，如果累加器的兩位 MSB的 異 或?yàn)檎?，則 TC被置為 l。 當(dāng) OVM=0，累加器以正常方式溢出。 進(jìn)位位 (C) 以下情況將影響 C(狀態(tài)寄存器 ST1的第 9位 )： 與累加器加或減 : 累加器的單位移位和循環(huán) : C=0 當(dāng)累加器減產(chǎn)生一個借位時(shí)。 狀態(tài)位 進(jìn)位位 (C) 溢出方式位 (OVM) 溢出標(biāo)志位 (OV) 檢測 /控制狀態(tài)位 (TC) 許多 轉(zhuǎn)移指令 可根據(jù) C、 OV和 TC等狀態(tài)位以及累加器中的數(shù)值來完成。 輸入 CALU有兩個輸入 一個輸入總是由 32bit累加器 提供 另一個輸入由以下兩個移位器中的一個提供 乘積定標(biāo)移位器 輸入數(shù)據(jù)定標(biāo)移位器 輸出 CALU 輸出數(shù)據(jù) 定標(biāo)移位器 32bit 數(shù)據(jù)存儲器 16bit 累加器 32bit 對該運(yùn)算結(jié) 果進(jìn)行移位 處理 執(zhí)行一次 運(yùn)算 累加器的高 16位 字和低 16位字被 分別移位 輸出 符號擴(kuò)展方式位 對許多 (并非所有的 )指令而言，符號擴(kuò)展方式位 (SXM)，即狀態(tài)寄存器 ST1的第 10位，決定著 CALU在運(yùn)算周期內(nèi)是否采用符號擴(kuò)展。 中央算術(shù)邏輯單元 中央算術(shù)邏輯單元 (CALU) 中央算術(shù)邏輯單元 (CALU)執(zhí)行一系列的算術(shù)和邏輯運(yùn)算 ， 數(shù)字運(yùn)算是在一個時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行 。 中央算術(shù)邏輯部分 主要組成 中央算術(shù)邏輯單元 (CALU) 32bit累加器 (ACC) 輸出移位器 執(zhí)行一系列的算術(shù)和 邏輯運(yùn)算 。 在將乘積送入 CALU或數(shù)據(jù)存儲 器之前，移位器不對乘積進(jìn)行移 位處理。 注： 無論狀態(tài)寄存器 ST1的符號擴(kuò)展方式位 (SXM)是為 0，還是為 l，乘積移位器中進(jìn)行的右移總是為符號擴(kuò)展的。 PM 移位 描述 00 不移位 乘積進(jìn)入 CALU或數(shù)據(jù)寫總線 (DMEB)之前不作移位處理 01 左移 1位 移出以二進(jìn)制補(bǔ)碼方式產(chǎn)生的額外符號位以便產(chǎn)生一個 Q31 10 左移 4位 當(dāng)與一個 13bit的常數(shù)相乘時(shí)，移動以一個 16bit Xl3bit的二進(jìn)制補(bǔ)碼相乘方式產(chǎn)生的 4個額外符號位以便產(chǎn)生一個 Q31+乘積 11 右移 6位 對乘積進(jìn)行定標(biāo)以便進(jìn)行多達(dá) 128次的乘積累加定標(biāo)，而又使累加器不致溢出。 來自 程序讀總線 (PRDB)的程序存儲器的值。 經(jīng)過移位器處理 ， 乘積可以從 PREG進(jìn)入CALU(或數(shù)據(jù)存儲器通過 SPH和 SPL指令 )。 乘法部分包括： 16bit暫存寄存器 (TREG) 乘法器 32bit乘積寄存器 (PREG) 乘積移位器 寄存其中一個被乘數(shù) 把 TREG中的值與 數(shù)據(jù)存儲器 (或程序 存儲器 )的值相乘 接收乘法器的乘積 在將 PREG的值送入 CALU之前，乘積移位 器將對 PREG值進(jìn)行 定標(biāo)操作 乘法器 在一個機(jī)器周期內(nèi) ， 16bit * l6bit硬件乘法器可以產(chǎn)生一個帶符號或不帶符號的 32bit乘積 。送入CALU的數(shù)據(jù)的 MSB位被零填充 圖 24為當(dāng) SXM=l時(shí)，同樣的移位情況。 在指令字中嵌入一個常數(shù) 在指令字中設(shè)置移位位數(shù) ， 允許執(zhí)行特定的數(shù)據(jù)定標(biāo)或校準(zhǔn)操作 。 數(shù)據(jù)讀總線 (DRDB) 該輸入為一個來自數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)。 下面介紹輸入移位器的輸入、輸出和移位位數(shù)。為此， C2XX支持轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回、重復(fù)和中斷等操作。 （ 打下基礎(chǔ) ） 上一章的主要內(nèi)容： 本章教學(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 理解流水線的原理以及轉(zhuǎn)移 、 調(diào)用 、 返回指令的執(zhí)行過程 理解 DSP的 中斷和復(fù)位 操作 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 程序地址生成與流水線 轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回 重復(fù)指令 中斷與中斷管理 本章主要內(nèi)容 概述 本章講述中央處理單元（ CPU）的主要組成 CPU 的 三 個 基 本 部 分（ ~ ） 輔 助 寄 存 器 算 術(shù) 單 元（ ARAU） （ ） 狀態(tài)寄存器 ST0和 ST1 （ ） 包括：輸入定標(biāo)部分、乘法部分、中央算術(shù)邏輯部分 ARAU實(shí)現(xiàn)對 8個輔助寄存器的算術(shù)運(yùn)算。 （ 2） 解決在編程序時(shí)不知道哪些資源是可用的 ， 怎么用 ？ （ 3） 解決硬件設(shè)計(jì)時(shí) ， 對引腳信號不知道怎么用 ？ 怎樣發(fā)掘芯片的潛能 ， 也就是說器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題和效能最大化的問題 。然而，有時(shí)一個程序必須轉(zhuǎn)移到一個非順序的地址，最后在該新的地址單元順序地執(zhí)行指令。 作為程序 (或數(shù)據(jù) )和 CALU之間的數(shù)據(jù)通道，輸入移位器操作不需要額外開銷。 輸出 在左移期間 ， 移位器中未使用的 LSB被零填充 ，而移位器中的 MSB則被零或擴(kuò)展符填充 。移位大小 (或移位位數(shù) )可從以下方式獲得： 暫存寄存器 (TREG)的 4個 LSB位 基于 TREG的移位操作允許動態(tài)地確定數(shù)據(jù)定標(biāo)因子 ， 以便它能更好地適應(yīng)系統(tǒng)性能 。 符號擴(kuò)展方式位 (SXM) 圖 23為當(dāng) SXM=0時(shí)，輸入數(shù)據(jù)被左移 8位的情況。 它在一個機(jī)器周期內(nèi)可產(chǎn)生一個帶符號或不帶符號的 32bit乘積 。 PREG的輸出與 32bit乘積定標(biāo) 移位器相連 。 乘積寄存器 (PREG) 用于存儲兩個 16bit 輸入數(shù)據(jù)相乘之后產(chǎn)生 的 32bit乘積。 移位方式 乘積定標(biāo)移位器采用 4種乘 積移位方式中的一種 (參見下表 )。其中，二進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)后有 31位數(shù)字。 這兩種方式有利于進(jìn)行分?jǐn)?shù) 運(yùn)算或調(diào)整乘積。 注意，此時(shí) PREG的內(nèi)容保持不變；該值被拷貝到乘積移位器并在乘積移位器中進(jìn)行移位處理。 圖中給出了累加器的高位(ACCH)和低位字 (ACCL)。 CALU使用累加器進(jìn)行移位和循環(huán)。 累加器 下面討論與累加器相關(guān)的狀態(tài)位和轉(zhuǎn)移指令。 (例外情況：當(dāng) SUB指令使用 16bit移位且不產(chǎn)生借位時(shí)，則不影響 C)。 溢出方式位 (OVM) OVM(狀態(tài)寄存器 ST0的第 11位 )決定著累加器算術(shù)溢出的情況。 根據(jù)一個測試位的值， TC被置為 0或 l。 檢測 /控制狀態(tài)位 (TC) TC是狀態(tài)寄存器 ST1的第 11位。 然后移位器中的高位字 (SACH指令 )或低位字 (SACL指令 )被送入數(shù)據(jù)存儲器，累加器內(nèi)容保持不變。 圖 1 圖 2 輔助寄存器與狀態(tài)寄存器 輔助寄存器算術(shù)單元（ ARAU）獨(dú)立于中央算術(shù)邏輯單元 (CALU)。使用輔助寄存器中的一個 16bit地址就可訪問 64K數(shù)據(jù)存儲空間的任意單元。 在一個指令的處理期 ， 當(dāng)前輔助寄存器的內(nèi)容被用作數(shù)據(jù)存儲器的訪問地址 。 通過數(shù)據(jù)寫總線 (DWEB)將結(jié)果送入 TC。 CMPR指令將 AR0的內(nèi)容與當(dāng)前 AR的內(nèi)容進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果置于狀態(tài)寄存器 ST1的測試 /控制狀態(tài)位 (TC)。 LST指令 (裝載狀態(tài)寄存器 ) 向 ST0和 ST1寫 SST指令 (存儲狀態(tài)寄存器 ) 從 ST0和 ST1讀 INTM位例外，因?yàn)樗皇躄ST指令的影響 SETC和 CLRC指令 可以設(shè)置和清除兩個寄存器的許多獨(dú)立位 例如 符號擴(kuò)展方式可用SETC SXM置 1，可用 CLRC SMX清除 狀態(tài)寄存器中有幾個位被保留；它們通常為邏輯 1。 狀態(tài)寄存器 ST0 狀態(tài)寄存器 ST1 命名 描述 ARB 輔助寄存器指針緩沖器 除在 LST(裝載狀態(tài)寄存器 )指令期外，每當(dāng)輔助寄存器指針 (AR)被裝載，先前的 ARP值就被復(fù)制到 ARB 當(dāng) ARB通過 LST指令被裝載時(shí)，同樣的值也被復(fù)制到 ARP。通過存儲器訪問指令 (使用間接尋址方式 )以及通過 MAR(修改輔助寄存器 )和 LST指令可以修改 ARP。相反地，如果一次加操作不產(chǎn)生一個進(jìn)位，則 C被清零 如果一次減操作不產(chǎn)生一個借位，則 C被置為 1(ADD指令或具有二個 16位移位的 SUB指令除外 )。有關(guān) CNF和雙存取 RAM塊的詳情，請參考第 3章 “存儲器和 I/O空間 ”。 INTM 中斷方式位 該方式位允許或禁止所有可屏蔽的中斷。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí) (TRAP指令情況除外 )， INTM被置 1并處于復(fù)位狀態(tài)。如果 CALU中發(fā)生溢出，則 OV為 l。 LST指令可修改 OVM。 PM=00，乘法器的 32bit乘積被送入 CALU或數(shù)據(jù)存儲器，進(jìn)行移位處理。例如，無論 SXM存 在與否， ADDS指令均可抑制符號擴(kuò)展。 TC TC測試 /控制標(biāo)志位 TC位可在以下情況下置 1：被 CMPR測試的比較條件為真，如果使用 NORM指令測試時(shí)，累加器的 2個 MSB位的 異或 為真。 XF引腳是一個通用輸出引腳。 程序地址生成示意圖 操作 程序地址源 順序操作 PC(包含程序地址 +1) 空周期 PAR(包含程序地址 ) 從子程序返回 棧頂 (TOS) 從表移動或塊移動返回 微堆棧 (MSTACK) 轉(zhuǎn)移到或調(diào)用指令設(shè)定的地址 利用程序讀總線 (PRDB)方式的轉(zhuǎn)移或調(diào)用指令 轉(zhuǎn)移到或調(diào)用累加器低字所設(shè)定的地址 利用數(shù)據(jù)讀總線 (DRDB)方式的累加低字 轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序 利用程序讀總線 (PRDB)方式的中斷矢量單元。 PAB是一個16bit總線 ， 它提供程序的讀 、 寫地址 。 重復(fù)計(jì)數(shù)器 (RPTC)