dsp课件第3章指令系统

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1、D S P 技 术 及 应 用,第三章：TMS320C54x指令系统 7种寻址方式 4种基本类型的汇编语言指令。,第三章：TMS320C54x指令系统,教学要求： C54x DSP的指令系统包括汇编语言指令、汇编伪指令、宏指令，本章主要介绍C54x的7种寻址方式和汇编语言指令，其他指令将在第4章介绍。 了解汇编源程序的书写格式，掌握常见的7种寻址方式，尤其是间接寻址方式。掌握算术运算、逻辑运算、程序控制、存储和装入4种基本类型的汇编语言指令。,第三章：C54x指令系统_3.1 汇编源程序格式,C54x汇编语言语句格式如下（4个部分）： 标号 : 指令 操作数列表 ；注释 begin： LD #

2、40， AR1 ；将立即数40传送给ARl 其中：(1) 标号供本程序的其他部分或其他程序调用。 (2) 指令域包括以下指令码之一： 助记符指令 (如STM，MAC，MPVD，STL)； 汇编伪指令(如.data，.list，.set)； 宏指令(如.macro，.var，.mexit)； 宏调用。 注：作为助记符指令，一般用大写；汇编伪指令和宏指令，以句点“.”开始，且为小写。,第三章：C54x指令系统_3.1 汇编源程序格式,(3)操作数可以是常量、符号，或是常量和符号的混合表达式，操作数之间用逗号分开。 汇编器允许在操作数前使用前缀来指定操作数(常数、符号或表达式)是地址还是立即数或间接

3、地址。 前缀的使用规则如下： 前缀 #表示其后的操作数为立即数。 例如：Label： ADD #123，A ；,第三章：C54x指令系统_3.1 汇编源程序格式,前缀 *表示其后的操作数为间接地址。 例如：Label：LD *AR4，A ；以AR4的内容为地址，将该地址的内容装入累加器A 前缀 表示其后的操作数是采用直接寻址或绝对寻址的地址。 例如： ADD #10, XYZ (4)注释可以从一行的任一列开始直到行尾。任一ASCII码(包括空格)都可以组成注释。如果注释从第一列开始，用“；”号或“*”号开头。,第三章：C54x指令系统_3.2 指令集符号与意义,TMS320C54x的指令系统符

4、号和意义见表3-1,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,寻址方式：指当CPU执行指令时，寻找指令所指定的参与运算的操作数的方法。 作用：可以根据程序要求采用不同的寻址方式，以提高程序的速度和代码效率。不同的寻址方式为编程提供了极大的柔性编程操作空间，,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,C54共有7种基本寻址方式 立即寻址 绝对寻址 累加器寻址 直接寻址 间接寻址 存储器映像寄存器寻址 堆栈寻址,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,1. 立即寻址 含义：指令中已包含有执行指令所需的操作数； 用途：主要用R或M的初始化； 说明： 在数值或符号前加#表示立

5、即数； 立即数有两种形式:短和长 例如： LD #10 , A ; 立即数10A累加器 RPT #99；将紧跟在后面的语句重复99+1次,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,2. 绝对寻址 含义：指令中包含所需寻址的M单元地址或I/O端口地址； 用途：利用16位地址寻址M或I/O 说明：绝对寻址的四种类型 数据存储器寻址：程序标号or数据，表示数据M地址 如：MVKD DATA，*AR5；（DATA）(AR5),第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式, 程序存储器寻址： 如：MVPD TABLE，*AR7-；（TABLE）(AR7) and AR7=AR7-1 I/O端

6、口寻址（2条） 如：PORTR FIFO，*AR5；从端口FIFO读数据（AR5） PORTW *AR2，BOFO；将（AR2）BOFO端口 *(1K)寻址：用一个符号或常数确定一个数据M地址 如：LD *（BUFFER）,A; （BUFFER）A 注：访问数据空间的任意单元而不改变DP的值，不用对AR初始化,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,3. 累加器寻址 含义：用累加器的数据作为地址来读写程序存储器； 用途：累加器对存放数据的程序存储器寻址； 说明： 累加器的内容低16位是程序存储器的地址； 仅有两条指令用该寻址方式： READA ； WRITA ； 如：READA Sm

7、em；以A中的数为地址，从PM中读一个数由Smem所指的DM中；,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,4. 直接寻址 含义：用指令中包含的数据M地址的低7位+基地址 16位数据存储器地址。 基地址： DP_ 数据页指针 SP_堆栈指针 用途：利用数据页指针和堆栈指针寻址DM 指令代码格式：,第7位确定了寻址方式，若I=0，表示指令使用直接寻址方式,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,说明： 地址形成 当ST1中的CPL=0时，由ST0中的DP值(9位地址)与指令中的7位地址一道形成16位数据存储器地址。, 当ST1中的CP=时，将指令中的7位地址与16位堆栈指针SP

8、相加，形成16位的数据存储器地址。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,说明： 该方式可在不改变DP或SP的情况下，随机寻址128个单元; 因为DP值的范围是从0到511(129)，把存储器分成512页。 指令长度只需1个字（16位）; 举例： RSBX CPL; CPL=0 LD #2, DP; LD 60H, 16, A; 第2页的60H单元内容装入A高16位,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,5. 间接寻址 含义：按辅助R中的内容寻址数据M 用途：主要用在需要存储器地址以步进方式连续变化的场合。 说明：（1）地址形式： AR0AR7 （2）间接寻址方式非常灵

9、活：在一条指令中访问两个DM单元（能在两个独立的M读数据，或在一个M读另一个M单元写） （3）间接寻址有两种方式。 单操作数间接寻址：从存储器中读或写一个单16位数据操作数。 双操作数间接寻址：在一条指令中访问两个数据存储单元。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,（1）单操作数间接寻址 单操作数寻址是一条指令中，只有一个存储器操作数(即从存储器中只存取一个操作数)，其指令的格式： 其中：158位是指令的操作码；第7位I=1，表示指令的寻址方式为间接寻址；63位为方式(MOD)，定义了间接寻址的类型（表3-3）；20位定义寻址所使用的辅助寄存器(如AR0AR7)。 例如：LD *

10、AR2+，A ；表示将由AR2寄存器内容所指向的数据存储器单元中的数据传送到累加器A中，然后AR2中的地址加1。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,MOD域：共有16种间接寻址的类型 可以加1、减1；（如*ARx- 、*ARx+ ） 加一个16位偏移量；（如*ARx(lk)、*+ARx(lk) ） 用AR0中的值索引寻址；（如*ARx-0和*ARx+0） 以%符号表示的循环寻址，如*ARx+0%； 以B符号表示位倒序寻址，如*ARx+0B。 可以在指令执行存取操作前或后修改要存取操作数的地址。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,循环寻址 表示：用%表示，其辅助寄

11、存器使用规则与其他寻址方式相同。 用途：在卷积、自相关和FIR滤波器等许多算法中，都需要在存储 器中设置循环缓冲区。 它是一个滑动窗，包含最近的数据， 若有新的数据到来，它将覆盖旧的数据。 循环指针在第一次的移动从1，2，3，4，5，6，78； 第二次是从2，3，4，5，6，781； 第三次是从3，4，5，6，7812； 循环寻址：实现循环缓冲区的关键。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式, 循环缓冲器主要参数： 长度计数器（BK）：定义了循环缓冲区的大小R（R2N）； 有效基地址（EFB）：定义了循环缓冲区的起始地址，即ARx低N位设为0所得到的值； 尾地址（EOB）：定义了循

12、环缓冲区的尾部地址； 缓冲区索引（Index）：当前ARx的低N位； 步长（Step）：一次加到辅助R或从辅助R中减去的值； 例如，一个长度为31个字的循环缓冲区必须开始于最低5位为零的地址(即XXXX XXXX XXX0 0000b)，且赋值BK=31。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,循环缓冲示意图,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式, 循环寻址的算法： If 0index+stepBK； Index =index+step； Else if index+step BK； Index =index+step-BK； Else if index+step0；

13、Index =index+step+BK；,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,循环寻址 使用循环寻址时，必须遵循以下三个原则： 循环缓冲区的长度 R2N，且地址从一个低N位为0的地址开始； 步长小于或等于循环缓冲区的长度； 所使用的辅助寄存器必须指向缓冲区单元。,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,举例： LD *+AR1（8）%，A； STL A， *+AR1（8）%； 假定：BK=10，N=4，AR1=100H 由上可知：index = 0 （因为 AR1的低四位） Step =8（*+AR1（8）%） 执行第一条指令时：index = index + ste

14、p = 8 （寻址108H单元） 执行第二条指令时：index = index+ step= 8+8=16 BK； 故：index=index+step-BK=8+8-10=6 （寻址106H单元）,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,循环寻址过程,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,位倒序寻址 用途：主要用于FFT运算，可提高FFT算法的执行速度和存储器的使用效率。 原因：当FFT输入样点值是倒序时，输出是顺序；反之亦然，采用位码倒寻址的方式恰好符合FFT算法要求。 实现方法：AR0存放的整数N是总单元个数的1/2； ARX指向一个数据存放的物理单元； AR0以地

15、址倒序的方式+ARX（即进行从左到右加法进位）； 举例：以16点FFT为例，当输入序列是顺序时，其FFT变换结果的次序为X(0)、X(8)、X(4)、X(15)的倒序方式（表3-4 ），,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,位倒序寻址举例： 以16点FFT为例，假设辅助寄存器都是8位字长，AR2中存放数据存储器的基地址，指向X(0)的存储单元，设定AR0的值是FFT长度的一半。 即： AR2=0110 0000（存储器基地址） AR0=0000 1000（FFT长度的一半）,第三章：C54x指令系统_3.3 寻 址 方 式,执行指令： RPT #15；循环执行下一条语句15+1次 PORTW *AR2 +0B，PA；PA为外设输出端口，AR0以倒序方式加入 注：第0次循环 (0110 0000) PA X(0) 第1次循环 (0110 1000) PA X(1) 第2次循环 (0110 0100) PA X(2) 第3次循环 (0110 1100) PA X(3) 利用上述两条指令即可向外设口(口地址为PA)输出整序后的FFT变换结果。,第三章：C54x指令