DSP器件及其应用-DSP的硬件结构.ppt

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1、第二章DSP的硬件结构DSP器件及其应用DSP的硬件结构，大体上与通用的微处理器相类似，由CPU、存储器、总线、外设、接口、时钟等部分组成，但又有其鲜明的特点。DSP芯片的特点冯.诺依曼结构与哈佛结构DSP芯片的特点程序与数据存储空间分开，各有独立的地址总线和数据总线，取指和读数可以同时进行，从而提高速度，目前的水平已达到90亿次浮点运算/秒（9000MFLOPS）MIPS--MillionInstructionPerSecondMFLOPS--MillionFloatingOperationPerSecond哈佛结构DSP芯片的特点哈佛结构程序存储器CPU数据存储器哈佛结构改进的哈佛结

2、构DSP芯片的特点改进型的哈佛结构改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线，即一条程序总线和多条数据总线。其特点如下：①允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据,使这些数据可以由算术运算指令直接调用,增强芯片的灵活性；②提供了存储指令的高速缓冲器（cache）和相应的指令,当重复执行这些指令时,只需读入一次就可连续使用，不需要再次从程序存储器中读出,从而减少了指令执行作需要的时间。如：TMS320C6200系列的DSP,整个片内程序存储器都可以配制成高速缓冲结构。DSP芯片的特点改进型的哈佛结构DSP芯片都采用多总线结构，可同时进行取指令和多个数据存取操作，并由辅助寄存器自动增减地址进

3、行寻址，使CPU在一个机器周期内可多次对程序空间和数据空间进行访问，大大地提高了DSP的运行速度。如：TMS320C54x系列内部有P、C、D、E等4组总线，每组总线中都有地址总线和数据总线，这样在一个机器周期内可以完成如下操作：①从程序存储器中取一条指令；②从数据存储器中读两个操作数；③向数据存储器写一个操作数。流水操作（pipeline）DSP芯片的特点独立的硬件乘法器在卷积、数字滤波、FFT、相关、矩阵运算等算法中，都有一类的运算，大量重复乘法和累加通用计算机的乘法用软件实现，用若干个机器周期。DSP有硬件乘法器，用MAC指令（取数、乘法、累加）在单周期内完成。DSP芯片的特点独立

4、的DMA总线和控制器有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数据总线并行工作，在不影响CPU工作的条件下，DMA速度目前已达800Mbyte/sDSP芯片的特点DSP的硬件结构中央处理器总线数据存储器RAM、程序存储器ROM外设。CPU通用微处理器的CPU由ALU和CU组成，其算术运算和逻辑运算通过软件来实现，如加法需要10个机器周期，乘法是一系列的移位和加法，需要数十个机器周期。DSP的CPU设置硬件乘法器，可以在单周期内完成乘法和累加DSP的硬件结构TMS320C2xx的CPU（部分）DSP的硬件结构硬件乘法器DSP的硬件结构CALU（中心算术逻辑单元）DSP的硬件结构DSP的

5、硬件结构数据地址发生器（DAG）在通用CPU中，数据地址的产生和数据的处理都由ALU来完成在DSP中，设置了专门的数据地址发生器（实际上是专门的ALU），来产生所需要的数据地址，节省公共ALU的时间DSP的硬件结构TMS320C2xx的片内存储器及总线DSP的硬件结构外设（peripherals）时钟发生器（振荡器与锁相环）定时器（Timer）软件可编程等待状态发生器通用I/O同步串口（SSP）与异步串口（ASP）JTAG扫描逻辑电路（IEEE1149.1标准)便于对DSP作片上的在线仿真和多DSP条件下的调试DSP的硬件结构DSP的硬件结构：举例ALUDSP的硬件结构：举例ADSP21

6、00DSP的硬件结构：举例MOTOROLADSP56002DSP的硬件结构：举例LucentDSP1600coreDSP的硬件结构：举例27TMS320C54x的内部结构和主要特性总线结构中央处理单元（CPU）存储器本章小结TMS320C54x的硬件结构28内容简介TMS320C54x（简称C54x）系列DSP是TI公司推出的低功耗、高性能的16位定点数字信号处理器，具有很好的操作灵活性和很高的运行速度。由于TMS320C54x使用CPU的并行运行特性、特殊硬件逻辑、特定的指令系统和多总线技术等来提高运算速度，并使用高级的IC硬件设计技术来提高处理器工作速度及降低功耗，使其具有功耗小、高

7、度并行等优点，可以满足众多领域实时处理的要求。本章详细介绍TMS320C54x的硬件结构，主要包括总线结构、中央处理单元、存储器。TMS320C54x的硬件结构291TMS320C54x的内部结构和主要特性TI公司推出的同一代TMS320系列DSP产品的CPU结构是相同的，只是在片内存储器和片内外围设备的配置上不一定相同。TMS320C54x系列DSP处理器产品虽然很多，但其体系结构基本上是相同的，特别是处理器内部CPU结构是完全相