第2章

TMS320LF240x硬件結(jié)構(gòu)2.1.1CPU先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)。32位中央算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（CALU）。16位×16位的硬件乘法器（MUL）。32位累加器（ACC）。輸入與輸出定標(biāo)寄存器。乘積定標(biāo)移位器。2.1TMS320LF240x的特點(diǎn)64K字程序存儲(chǔ)器、64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及64K字I/O空間。2.1.2存儲(chǔ)器2.1.4片內(nèi)外設(shè)看門狗（WD）定時(shí)器模塊。數(shù)字輸入輸出（I/O）模塊。事件管理器（EV）模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）模塊。串行通訊接口（SCI）模塊。串行外設(shè)接口（SPI）模塊。CAN控制器模塊。采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，供電電壓為3.3V?？捎肐DLE指令進(jìn)入低功耗模式。2.1.5電源具有符合IEEEll49.1標(biāo)準(zhǔn)的在片仿真接口（JTAG）。2.1.6在片仿真接口2.2TMS320LF240x的總線結(jié)構(gòu)PAB—程序地址總線：提供訪問(wèn)程序存儲(chǔ)區(qū)的地址。DRAB—數(shù)據(jù)讀地址總線：提供從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)的地 址。DWAB—數(shù)據(jù)寫地址總線：提供寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址。PRDB—程序讀總線：它載有從程序存儲(chǔ)器讀取的指令代碼 及表格信息等，并送到CPU。DRDB—數(shù)據(jù)讀總線：它將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器載送到中央算 術(shù)邏輯單元（CALU）和輔助寄存器單元（ARAU）。DWEB—數(shù)據(jù)寫總線：它將數(shù)據(jù)送至程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器。采用各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)地址總線分別用于數(shù)據(jù)讀DBAB和數(shù)據(jù)寫DWAB，因此，CPU的讀寫可在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行。獨(dú)立的程序空間和數(shù)據(jù)空間允許CPU同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)。

總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)CPU功能結(jié)構(gòu)圖2.3.2輸入比例部分功能：將來(lái)自存儲(chǔ)器的16位數(shù)據(jù)左移0~16位送往中央算術(shù)邏輯單元（CALU）。移位方法：左移后沒(méi)有使用的低位LSB填0，高位MSB填0或用符號(hào)擴(kuò)展，取決于狀態(tài)寄存器ST1的符號(hào)擴(kuò)展模式位SXM（D10）。

SXM=0填0SXM=1符號(hào)擴(kuò)展2.3.3乘法部分功能：在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成有符號(hào)或無(wú)符號(hào)乘法，乘積為32位。組成： 臨時(shí)寄存器（TREG）：保存一個(gè)乘數(shù)。 乘法器：將TREG的值與來(lái)自數(shù)據(jù)讀總線或程序讀總線 的一個(gè)值相乘。 乘積寄存器（PREG）：保存乘法運(yùn)算的結(jié)果。 乘積定標(biāo)移位器（PSCALE）：在將乘積傳送到CALU 前，乘積定標(biāo)移位器對(duì)其進(jìn)行定標(biāo)。2.3.4中央算術(shù)邏輯部分中央算術(shù)邏輯部分包括：中央算術(shù)邏輯單元：進(jìn)行各種算術(shù)邏輯運(yùn)算。累加器：存放CALU的操作結(jié)果，并可對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)或循環(huán)。將結(jié)果輸出到CALU或輸出數(shù)據(jù)比例移位器。輸出數(shù)據(jù)比例移位器：將累加器的32位值進(jìn)行左移0~7位，將移位器中的高位字或低位字保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而累加器的內(nèi)容保持為移位前的值不變。

中央算術(shù)邏輯單元

功能：進(jìn)行各種算術(shù)邏輯運(yùn)算，包括16位加、減、布爾邏輯操作、位測(cè)試、移動(dòng)和循環(huán)。 特點(diǎn)：大部分運(yùn)算只需一個(gè)時(shí)鐘周期累加器 功能：存放CALU的操作結(jié)果，并可對(duì)其進(jìn)行單比特移動(dòng)或循環(huán)。將結(jié)果輸出到中央算術(shù)邏輯單元（CALU）或輸出到數(shù)據(jù)比例移位器。 與累加器有關(guān)的狀態(tài)位有：

進(jìn)位標(biāo)志位（C）：位于ST0第9位加到累加器或從累加器減 當(dāng)C=0，減結(jié)果產(chǎn)生借位或加結(jié)果未產(chǎn)生進(jìn)位時(shí) 當(dāng)C=1，減結(jié)果未產(chǎn)生借位或加結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)將累加器數(shù)值移1位或循環(huán)移1位 在左移或循環(huán)左移時(shí)，累加器的最高有效位被送到C；在右移或循環(huán)右移時(shí)，累加器的最低有效位被送到C。2.3.5輔助寄存器算術(shù)單元（ARAU）尋址功能 用指令把0~7寫入輔助寄存器指針ARP，即選擇了一個(gè)輔助寄存器。ARP所指的寄存器稱當(dāng)前輔助寄存器。處理一條指令時(shí)，當(dāng)前AR的內(nèi)容用做訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址。若指令是讀數(shù)據(jù)，ARAU把該地址送到DRAB；若指令是寫數(shù)據(jù)，ARAU把該地址送到DRAB，指令執(zhí)行完后，當(dāng)前AR的內(nèi)容可通過(guò)ARAU進(jìn)行無(wú)符號(hào)運(yùn)算，即增量或減量。

運(yùn)算功能 將輔助寄存器的值加1或減1。

將AR0的內(nèi)容與當(dāng)前AR的內(nèi)容比較，結(jié)果影響TC位ST1的測(cè)試/控制位。 輔助寄存器可用做暫存單元或軟件計(jì)數(shù)器。狀態(tài)寄存器ST0ARP：輔助寄存器（AR）指針。

用于選擇在間接尋址方式時(shí)使用的輔助寄存器AR0~AR7，用MAR、LST指令和間接尋址訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令可以加載ARP。當(dāng)ARP被裝載時(shí)，先前的ARP被復(fù)制到ARB緩存器。OV：溢出標(biāo)志位 用于表示CALU是否有溢出發(fā)生。當(dāng)CALU溢出，OV置1，并保持置位狀態(tài)直到被復(fù)位、條件轉(zhuǎn)移指令或LST指令清0。ARPOVOVM1INTMDPD8~D0D9D10D11D12D15~D13OVM：溢出模式位 決定ACC算術(shù)運(yùn)算溢出的情況。當(dāng)累加器處于溢出方式（0VM=1）并且有溢出發(fā)生時(shí)，若為正溢出，累加器被填充以最大正數(shù)7FFFFFFFh;若為負(fù)溢出，累加器被填充以最大負(fù)數(shù)80000000h。0VM=0時(shí)，累加器中的結(jié)果正常溢出。用SETCOVM或CLRCOVM可將該位置1或清0。LST指令可修改OVM。INTM：中斷模式位 用來(lái)允許（INTM=0）或禁止（INTM=1）所有的可屏蔽中斷。用SETCOVM或CLRCOVM可將該位置1或清0。LST指令不影響OVM位。DP：數(shù)據(jù)頁(yè)面指針 當(dāng)使用直接尋址方式時(shí)，DP存放存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)頁(yè)，DP與指令代碼的最低7位構(gòu)成16位存儲(chǔ)器地址。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址來(lái)自DP來(lái)自指令字的低7位D15~D7D6~D0狀態(tài)寄存器ST1ARB：輔助寄存器指針緩沖器 當(dāng)ARP被加載到ST0時(shí)，除了使用LST指令外，原來(lái)的ARP值被復(fù)制到ARB中。當(dāng)用LST#1加載ARB時(shí)，也將相同的ARB值復(fù)制到ARP。

CNF：片內(nèi)DARAM配置位 該位決定DARAM映射到數(shù)據(jù)空間（CNF=0）還是程序空間（CNF=1）。SETCCNF或CLRCCNF可將該位置1或清0，復(fù)位時(shí)CNF=0ARBCNFTC1XFPMSXMC111D0~D1D2D3D5D4D6D7D811D9D10D11D12D15~D13TC：測(cè)試/控制狀態(tài)位 TC在以下情況下置1：由BIT或BITT測(cè)試的位是1時(shí)；被CMPR測(cè)試的當(dāng)前AR和AR0之間的比較條件成立時(shí)；用NOMR指令測(cè)試時(shí)，累加器最高兩位異或結(jié)果為1時(shí)。LST指令可改變TC值。SXM：符號(hào)擴(kuò)展模式位

SXM=0，不擴(kuò)展；SXM=1，移位時(shí)進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展。SETCSXM或CLRCSXM可將該位置1或清0，通過(guò)LST指令可對(duì)其加載，復(fù)位時(shí)SXM

=1。

C：進(jìn)位位

C=0，減有借位或加無(wú)進(jìn)位；C=1，減無(wú)借位或加有進(jìn)位。累加器的值循環(huán)移動(dòng)：左移時(shí)，最高位進(jìn)入C；右移時(shí)，最低位進(jìn)入C。SETCC或CLRCC可將該位置1或清0，通過(guò)LST指令可影響C，復(fù)位時(shí)C

=1。XF：XF引腳狀態(tài)位

SETCXF或CLRCXF可將該位置1或清0，通過(guò)LST指令可對(duì)修改XF，復(fù)位時(shí)XF=1。

PM：乘積移位模式

PM決定PREG的值在送往CALU或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)如何進(jìn)行移位。

PM=00：乘法器的32位乘積不經(jīng)移位送至CALU或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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，且進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展。2.4.1存儲(chǔ)器概述TMS320LF240x器件有4種可獨(dú)立選擇的空間：

64K字的程序存儲(chǔ)器空間：存放要執(zhí)行的指令及程序執(zhí)行時(shí)使用的數(shù)據(jù)。64K字的局部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間：存放指令使用的數(shù)據(jù)。32K字的全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間：用于存放與其他處理器共用的數(shù)據(jù)。64K字的I/O空間：用于與外部的設(shè)備接口和片內(nèi)外設(shè)寄存器。2.4TMS320LF240x的存儲(chǔ)器分配

上述224K字包括一定數(shù)量的片內(nèi)存儲(chǔ)器、外部存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備。

TMS320LF240x以改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，存儲(chǔ)空間為3組16位的并行總線訪問(wèn)：程序地址總線（PAB）、數(shù)據(jù)讀地址總線（DRAB）、數(shù)據(jù)寫地址總線（DWAB）。片內(nèi)雙訪問(wèn)存儲(chǔ)器（DARAM） 544字的DARAM可以在一個(gè)機(jī)器周期訪問(wèn)兩次。由片內(nèi)B0（256字）、B1（256字）和B2（32字）三個(gè)模塊組成。主要用于保存數(shù)據(jù)，但在需要時(shí)B0也可用于保存程序（CNF=1）。 在流水線操作中，CPU在第3個(gè)周期讀數(shù)據(jù)，第四個(gè)周期寫數(shù)據(jù)。然而DARAM允許CPU在一個(gè)周期里讀和寫。例如，設(shè)有兩個(gè)指令A(yù)和B，將累加器的值寫入DARAM，又從DARAM將一個(gè)新值裝入累加器。指令A(yù)在CPU周期的主時(shí)段內(nèi)存累加器的值，B在從時(shí)段內(nèi)將新值裝入累加器。2.4.2片內(nèi)存儲(chǔ)器的類型片內(nèi)單訪問(wèn)存儲(chǔ)器（SARAM）

SARAM的地址可以用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器?？赏ㄟ^(guò)軟件配置為外部存儲(chǔ)器或內(nèi)部SARAM。

SARAM在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)只能訪問(wèn)一次。當(dāng)CPU要求多次訪問(wèn)時(shí)，SARAM會(huì)向CPU提供一個(gè)未準(zhǔn)備好的信號(hào)，然后在每個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行一次訪問(wèn)。閃速存儲(chǔ)器（Flash） 是電可擦除的、可編程的、可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。2.4.3程序存儲(chǔ)器

程序存儲(chǔ)空間用于保存程序代碼、表格和立即操作數(shù)等。地址空間為64K字，包括片內(nèi)DARAM和片內(nèi)ROM/Flash。當(dāng)DSP產(chǎn)生一個(gè)超出配置為片內(nèi)程序存儲(chǔ)范圍的地址時(shí)，器件會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的相應(yīng)信號(hào)，進(jìn)行外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)操作。影響程序存儲(chǔ)器配置的兩個(gè)因素

CNF位。狀態(tài)寄存器ST1的第12位，決定片內(nèi)雙訪問(wèn)寄存器DARAM在片內(nèi)還是片外。

CNF=0：B0為片外程序空間。

CNF=1：B0為片內(nèi)程序空間。 在復(fù)位狀態(tài)下，B0映射到數(shù)據(jù)空間。引腳。決定指令從片內(nèi)存儲(chǔ)器還是從外部存儲(chǔ)器讀入。 =0，配置為微控制器方式，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器讀取復(fù)位向量（起始程序）。 =1，配置為微處理器方式，從外部程序存儲(chǔ)器讀取復(fù)位向量（起始程序）。2.4.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的可尋址范圍為64K字，32K字是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，包括存儲(chǔ)映射寄存器、DARAM和外設(shè)映射寄存器，另外的32K字是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 每個(gè)器件有3個(gè)DARAM塊：B0、B1和B2。B0既可配置為程序存儲(chǔ)器也可配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由CNF標(biāo)志位決定。B1、B2只能用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器頁(yè)面

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有兩種尋址方式：直接尋址和間接尋址。使用直接尋址時(shí)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按128字分塊，每一塊稱為一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)，64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可分為512頁(yè)，標(biāo)號(hào)從0到511。當(dāng)前頁(yè)由狀態(tài)寄存器ST0的低9位D8~D0數(shù)據(jù)頁(yè)面指針DP的值確定；每頁(yè)的128個(gè)單元由7位偏移量決定，該偏移量來(lái)自直接尋址指令。因此，采用直接尋址方式時(shí)，用戶必須先由軟件設(shè)置DP值，指定待訪問(wèn)的數(shù)據(jù)頁(yè)，并在直接尋址指令中指定7位偏移量。第0頁(yè)數(shù)據(jù)地址映射 第0頁(yè)包含了3個(gè)DSP寄存器：中斷屏蔽寄存器（IMR，地址0004H）、中斷