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1、第2章 TMS320C54x的硬件结构,2.8 C54x的外部总线,C54x的外部总线具有很强的系统接口能力，可与外部存储器以及I/O设备相连，能对64K字的数据存储空间，64K字的程序存储空间，以及64K的I/O空间进行寻址。 外部空间选通信号DS、PS和IS可以独立地对外部空间进行选择。 外部READY信号和软件可编程等待状态发生器，可以使CPU与不同速度的存储器和I/O设备连接。 接口的保护方式能使外设对外部总线进行控制，使外设可以访问程序、数据和I/O空间的资源。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2.8.1 外部总线接口,1. 外部总线的组成,C54x的外部总线由数据总线、地址
2、总线以及一组控制信号所组成，可用来寻址C54x的外部存储器和I/O口。,C54x的外部程序存储器、数据存储器和I/O的地址总线和数据总线是复用的，其操作主要是依靠片选和读写选通信号配合来实现。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,C54x外设扩展接口信号,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 外部总线的组成,地址总线：AiA0 2316位,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 外部总线的组成,数据总线：D15D0 16位,用于外部程序存储器、数据存储器和I/O口的数据总线。,控制总线：,外部程序存储器片选信号，用来选通程序存储器，作为外部程序存储器的第1选通信号，与存储器C
3、S1连接；,第2章 TMS320C54x的硬件结构,控制总线：,外部数据存储器片选信号，用来选通数据存储器，作为外部数据存储器的第1选通信号，与存储器CS1连接；,I/O选择信号，用来选通外部I/O设备，作为I/O的第1选通信号，与I/O的CS1连接；,外部存储器选通信号，用来选通程序存储器和数据存储器，分别作为两存储器的第2选通信号，与存储器CS2连接；,第2章 TMS320C54x的硬件结构,控制总线：,I/O设备选通信号，用来选通外部I/O设备，作为I/O的第2选通信号，与I/O的CS2连接；,读/写信号，用来实现数据存储器和I/O设备的读写操作，控制数据流的方向；,READY：,数据准
4、备好信号，用来实现CPU与不同速度的存储器或I/O进行数据交换；,保持请求信号，用来控制C54x的保持工作模式，即：正常模式和并发DMA模式；,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 外部总线的优先级别,对于外部总线，CPU在每个机器周期内只能对它们寻址一次，否则，将会产生流水冲突。 例如，在一个并行指令周期内，CPU寻址外部存储器两次（如一次取指，一次取操作数或写操作数），那么就会发生流水线冲突。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 外部总线的优先级别,例如： ST T，*AR6 ；Smem写操作 LD *AR4+，A ；Xmem和Ymem读操作 | MAC *AR5+，B,
5、由于数据和程序存储器都在片外，且一条单操作数写指令后紧跟一条双操作数读指令，将出现流水线冲突。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 外部总线的优先级别,对于这种外部总线上的流水线冲突，CPU可根据流水线操作的优先级别自动解决。,外部总线优先级：,数据存取的优先级高于程序的读取。,只有在所有的数据存取完成后，才能够开始程序的读取。,例如: 在一个指令周期内写-读-读操作。,包括：读取一条指令、读写外部数据操作。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 外部总线的优先级别,时序图：,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2.8.2 外部总线等待状态控制,C54x片内有两个控制CP
6、U等待状态的部件： 软件可编程等待状态发生器 可编程分区转换逻辑电路 这两个部件用来控制外部总线工作，分别受两个存储器映像寄存器的控制。 软件等待状态寄存器SWWSR 可编程分区转换逻辑寄存器BSCR,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2.8.2 外部总线等待状态控制,1. 软件可编程等待状态发生器,软件可编程等待状态发生器可以通过编程来延长总线的等待周期，最多可达到714个机器周期。 若外部器件要求插入的等待周期大于714个时，可以利用硬件READY线来实现。 当所有的外部器件都配置在0等待状态时，加到等待状态发生器的内部时钟将被关断，器件工作在省电状态。,第2章 TMS320C54x
7、的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,（1）软件等待状态寄存器SWWSR,软件可编程等待状态发生器受16位软件等待状态寄存器SWWSR的控制，它是一个存储器映像寄存器，其数据空间的地址为0028H。,C54x的外部扩展程序空间和数据空间分别由两个32K字的存储块组成，I/O空间由64K字块组成。这5个字块空间在SWWSR中都相应地有一个3位字段，用来定义各个空间插入等待状态的数目。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,软件等待状态寄存器SWWSR,R/XPA：C541,2,6为保留位； C548,9,02,09,10,20为扩展程序地址控制位，由地址的
8、域选择扩展程序的地址范围。,I/O：0000FFFFHI/O存储空间插入的等待状态周期数，值域07；,Hi Data：8000FFFFH数据存储空间插入的等待状态周期数，值域07； Low Data：00007FFFH数据存储空间插入的等待状态周期数，值域07；,Hi Data：8000FFFFH数据存储空间插入的等待状态周期数，值域07； Low Data：00007FFFH数据存储空间插入的等待状态周期数，值域07；,Hi Prog：高端程序空间插入的等待状态周期数，值域07。 C541,2,6所对应的程序空间8000FFFFH； C548,9,02,09,10,20其所对应的程序空间：
9、XPA=0时，xx8000 xxFFFFH； XPA=1时，4000007FFFFFH.,Low Prog：低端程序空间插入的等待状态周期数，值域07。 C541,2,6所对应的程序空间0007FFFH； C548,9,02,09,10,20其所对应的程序空间： XPA=0时，xx0000 xx7FFFH； XPA=1时，0000003FFFFFH。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,例如： STM #349B,SWWSR,349BH=0011 0100 1001 1011,SWWSR=0 011 010 010 011 011,I/O空间： 3个等待状态
10、；,数据空间：2个等待状态；,程序空间：3个等待状态。,复位时，SWWSR=7FFFH，所有程序、数据和I/O空间都被插入7个等待状态。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,对于C549，C5402，C5410，C5420等器件，除了有一个软件等待状态寄存器SWWSR外，还配有软件等待状态控制寄存器SWCR，它位于内存映像寄存器的002BH处。,SWCR结构：,SWSM位：用来确定扩展最大的等待周期。,当SWSM=1时，等待状态由扩展最大等待状态周期决定，可以达到714个周期。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,（2）等
11、待状态发生器,逻辑框图：,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,（2）等待状态发生器,当CPU对外部程序存储空间进行寻址时，通过译码器将SWWSR中相应的字段值装载到计数器。 如果这个字段值不为0，就会向CPU发出一个“没有准备好”信号，等待状态计数器启动工作。 没有准备好的情况一直保持到计数器减到0和外部READY线置1为止。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1. 软件可编程等待状态发生器,（2）等待状态发生器,由逻辑图得：,当计数器减到0时，C=1； 若C=1，且READY=1，则WAIT信号由低变高，结束等待状态。,第2章 TMS320C54x的
12、硬件结构,2. 可编程分区转换逻辑,可编程分区转换逻辑允许C54x在外部存储器分区之间切换时，不需要外部为存储器插入等待状态。但当跨越外部程序或数据空间中的存储器分区界线寻址时，或在访问越过程序存储器到数据存储器时，可编程分区转换逻辑自动插入一个周期。 插入的附加周期可以使存储器在其他器件驱动总线之前先释放掉总线，从而防止总线竞争。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 可编程分区转换逻辑,分区转换逻辑由分区转换控制寄存器BSCR定义，该寄存器是一个存储器映像寄存器。,BNKCMP：分区对照位。 用来屏蔽一个地址的高4位,定义 外部存储器分区的大小。 取值：1111B、1110B、11
13、00B、 1000B、0000B。,PSDS ：程序空间读数据空间读寻址位。 用来决定在连续进行程序读数据读或者数据读程序 读寻址之间是否插入一个额外的周期。 PSDS0不插入。在这种情况下，除了跨越分区边界 外，其他情况不插入额外机器周期。 PSDS1插入一个额外的周期,IPIRQ ：CPU处理器之间的中断请求位 。 HBH： HPI总线保持位 。 BH： 总线保持器位。用来控制总线保持器。 BH0 关断总线保持器，解除总线保持； BH1 接通总线保持器。数据总线保持在原先的状态。,EXIO ：关断外部总线接口位。用来控制外部总线 。 EXIO0外部总线接口处于接通状态； EXIO1关断外部
14、总线接口。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 可编程分区转换逻辑,分区转换逻辑在下列几种情况下自动插入一个附加的周期：,当对程序存储器进行一次读操作之后，紧随其后对不同的存储器分区进行另一次程序存储器读或数据存储器读操作。, 当PSDS位置1时，读一次程序存储器之后，紧跟着进行一次数据存储器读操作。,当PSDS位置位时，一次数据存储器读操作之后，紧跟着进行一次程序存储器读操作。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2. 可编程分区转换逻辑,分区转换逻辑在下列几种情况下自动插入一个附加的周期：,对数据存储器进行一次读操作之后，紧跟着对一个不同的存储器分区进行另一次程序存储器或数据
15、存储器读操作。, 对于C548、C549等器件，一次程序存储器读操作之后，紧跟着对不同页程序存储器进行另一次读操作。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,存储器分区转换时插入附加周期的时序,第2章 TMS320C54x的硬件结构,程序读操作和数据读操作之间分区转换时序图,第2章 TMS320C54x的硬件结构,2.8.3 外部总线接口时序,所有外部总线的读写操作都是在整数个CLKOUT周期内完成的。 从CLKOUT信号的一个下降沿开始，到下一个下降沿所需的时间定义为CLKOUT信号的一个周期。 外部总线接口时序，主要包括存储器寻址时序和I/O寻址时序。它们能够反映C54x进行存储器和I/O
16、操作时各信号之间的时序关系。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1存储器寻址时序图,存储器读读写操作时序图,第一周期,第二周期,第三周期,第四周期,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1存储器寻址时序,CLKOUT开始时，DS = 1，PS = MSTRB = 0。,第一个周期：进行第一次程序存储器读操作； 第二个周期：进行第二次程序存储器读操作； 第三个周期：为读写转换周期。,第四个周期：完成写操作。 整个读读写操作过程需要4个时钟周期。,第2章 TMS320C54x的硬件结构,1存储器寻址时序,通常情况下，存储器读操作需要1个周期，扩展后插入一个周期，成为2个周期，而数据空间写操作仍为2个周期。,插入等待周期的存储器读读写操作时序图,等待状态,等待状态,第2章 TMS320C54x的硬件结构,存储器写写读操作时序图,第2章 TMS320C54x的硬件结构,
