DSP單片機原理及應用

前言

數(shù)字信號處理器DSP（DigitalSignal：Processor）是針對數(shù)字信號處理需要而設計的一種可編程單片機，是現(xiàn)代電子技術、計算機技術和信號處理技術相結合的產物。當今I）St’的應用幾乎遍及整個電子領域，在自動化控制、信號處理、數(shù)據(jù)采集、圖像處理、現(xiàn)代通信系統(tǒng)等領域尤其表現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。數(shù)字信號處理技術是數(shù)字化的核心技術，數(shù)字信號處理器的采用大大加速了數(shù)字化的進程?？删幊藾SP單片機的開發(fā)與應用是當前電子信息領域的熱點。TL（德州儀器）的C6000系列DSF，平臺提供了一個軟件可兼容的定點與浮點DSP系列，該系列使高性能系統(tǒng)的開發(fā)者可以選擇最適合他們特殊用途的器件；該平臺包括了目前最好的DSP系列，使用戶可以突破性能上的障礙，在成本效率方面達到新水平并實現(xiàn)低能耗。C62xx和新型的C64xx系列定點DSP一代也能夠升級至1．16GHz的時鐘，用它驅動的有線和無線寬帶網(wǎng)絡及數(shù)字化成像裝置將打破現(xiàn)存的速度紀錄。C67xx浮點DSF’一代可提供一系列高性能浮點處理器，使諸如專業(yè)和家用音響、工業(yè)自動化、語音識別、高端圖形與成像等對成本敏感領域的創(chuàng)新成為可能。CCS（CodeComposerStudi0）代碼調試器是DSP芯片集成開發(fā)環(huán)境，由TI公司推出，繼承了C6000代碼產生工具、軟件模擬器、實時數(shù)據(jù)交換軟件、實時分析和數(shù)據(jù)可視化等軟件。在CCS環(huán)境下，開發(fā)者可以對軟件進行編輯、編譯、調試、代碼性能測試等工作。本教材在參考相關資料的基礎上，詳細介紹了TMS320C6000系列DSP單片機的原理、體系結構、匯編語言、代碼調試器（12CS）以及DSP應用程序的編寫、優(yōu)化和調試等內容。全書共分五章，第一章：概述，介紹了數(shù)字信號處理以及數(shù)字信號處理單片機的基本概念；第二章：TMS320C6000（體系結構，介紹了C6000的CPU結構、流水線及中斷的相關內容；第三章：TMS320C6030的匯編指令集，介紹了C62xx、C67xx和C64xx的匯編指令；第四章：線性匯編語言及開發(fā)環(huán)境，介紹了線性匯編程序的結構、CCS功能及軟件的開發(fā)流程；第五章：TMS320C6000的軟件編程及代碼優(yōu)化，介紹了CCS的編譯器和優(yōu)化器以及代碼優(yōu)化的方法。

內容概要

本書是作者在近10年來對TI公司C6000系列DSP平臺的應用開發(fā)過程中，結合教學、科研并參考相關資料編著而成。本書詳細介紹了TMS320C6000系列單片機的原理、體系結構、匯編語言、代碼調試器（ICCS）以及DSP應用程序的編寫、優(yōu)化和調試等內容。    本書可作為高等院校信息類專業(yè)本科生教材，也可作為從事相關領域研究人員的參考用書。

書籍目錄

第一章  概述  1.1  數(shù)字信號處理基礎    1.1.1  信號、系統(tǒng)和信號處理    1.1.2  數(shù)字信號處理的概貌    1.1.3  數(shù)字信號處理的特點    1.1.4  數(shù)字信號處理的應用    1.1.5  數(shù)字信號處理的發(fā)展趨勢  1.2  實時數(shù)字信號處理    1.2.1  實時數(shù)字信號處理的概念    1.2.2  實時DSP系統(tǒng)的構成    1.2.3  DSP子系統(tǒng)    1.2.4  以通用DSPs為核心的實時DSP子系統(tǒng)    1.2.5  DSPs在實時數(shù)字信號處理中的應用  1.3  DSPs芯片    1.3.1  DSPs芯片概述    1.3.2  DSPs芯片的特點    1.3.3  流水線技術    1.3.4  DSPs性能指標  習題第二章  TMS320C6000體系結構  2.1  TMS320C6000系列概述    2.1.1  TMS320C6000簡介    2.1.2  TMS320C6000的結構特點    2.1.3  C6000的應用  2.2  C6000系列CPU的結構    2.2.1  中央處理器（CPU）結構    2.2.2  CPU數(shù)據(jù)通路與控制    2.2.3  通用寄存器組    2.2.4  功能單元    2.2.5  寄存器組交叉通路    2.2.6  數(shù)據(jù)寄存器及讀取存儲通路    2.2.7  數(shù)據(jù)地址通路    2.2.8  TMS320C6000控制寄存器  2.3  流水線    2.3.1  TMS320C6000流水線概述    2.3.2  TMS320C67xx流水線    2.3.3  C6000流水線運行的幾個問題  2.4  中斷    2.4.1  中斷類型和中斷信號    2.4.2  中斷服務表（IST）    2.4.3  中斷控制寄存器    2.4.4  中斷性能和編程考慮事項  2.5  存儲器結構    2.5.1  片內存儲器    2.5.2  直接存儲器訪問（DMA）    2.5.3  主機口（HPI）  2.6  外部存儲器接口及擴展總線    2.6.1  外部存儲器接口    2.6.2  C6000的擴展總線    2.6.3  其他片內外設  習題二第三章  TMS320C6000的匯編指令集  3.1  TMS320C6000公共指令集概述    3.1.1  TMS320C6000公共指令集的分類    3.1.2  C6000指令和公共單元之間的映射關系    3.1.3  C6000公共指令集的延遲間隙    3.1.4  C6000二進制指令操作碼映射圖    3.1.5  C6000指令的并行操作    3.1.6  C6000指令的條件操作  3.2  尋址方式及Load/Store類指令    3.2.1  尋址方式    3.2.2  Load/Store類指令  3.3  C6000公共指令集    3.3.1  算術運算類指令    3.3.2  邏輯及位域操作指令    3.3.3  搬移類指令    3.3.4  程序轉移類指令    3.3.5  資源對公共指令集的限制  3.4  TMS320C67xx浮點運算指令    3.4.1  IEEE標準的浮點數(shù)表示法    3.4.2  C67xx增加的浮點運算控制寄存器    3.4.3  C67xx特有的浮點運算指令    3.4.4  C67xx令的延遲間隙以及資源對C67xx指令的約束  3.5  TMS320C64xx擴展的定點運算指令    3.5.1  擴展的尋址方式及Load/Store類指令    3.5.2  擴展的算術運算指令    3.5.3  擴展的邏輯及位域操作指令    3.5.4  數(shù)據(jù)打包與解包類指令    3.5.5  擴展的控制轉移類指令  3.5.6  資源對C64xx令的限制  習題三第四章  線性匯編語言及開發(fā)環(huán)境  4.1  線性匯編語言簡介    4.1.1  線性匯編語言的基本結構    4.1.2  線性匯編中的偽指令    4.1.3  匯編優(yōu)化器選項  4.2  軟件開發(fā)流程和開發(fā)工具    4.2.1  開發(fā)流程和常用開發(fā)工具    4.2.2  C6000程序基本結構    4.2.3  其他代碼開發(fā)工具  4.3  集成開發(fā)環(huán)境（Code Composer Studio）    4.3.1  CCS概述    4.3.2  CCS的安裝    4.3.3  CCS的設置    4.3.4  CCS項目的創(chuàng)建    4.3.5  源程序的編輯    4.3.6  CCS項目的構建（Build）    4.3.7  程序調試的基本操作    4.3.8  多處理器調試    4.3.9  斷點和探測點（Break Points and Probe Points）    4.3.10  文件輸入、輸出與探測點    4.3.11  加載、存儲數(shù)據(jù)文件    4.3.12  圖形窗口    4.3.13  存儲器映射（Memory Maps）    4.3.14  變量觀察窗口    4.3.15  代碼剖析（Profile）    4.3.16  GEL語言  習題四第五章  TMS320C6000的軟件編程及代碼優(yōu)化  5.1  概述  5.2  TMS320C6000的C語言編程及優(yōu)化    5.2.1  TMS320C6000 C/C++編譯器簡介    5.2.2  編寫及編譯C語言程序    5.2.3  優(yōu)化C語言程序  5.3  通過線性匯編優(yōu)化匯編代碼    5.3.1  寫并行代碼    5.3.2  使用字訪問短型數(shù)據(jù)和使用雙字訪問字（數(shù)據(jù)打包處理）    5.3.3  軟件流水    5.3.4  多周期循環(huán)的模編排    5.3.5  其他優(yōu)化  習題五附錄A  TMS320C6000匯編指令匯總表附錄B  TMS320C6000與存儲器有關的指令匯總參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第二章TMS320C6000體系結構2.1TMS320C6000系列概述2.1.1TMS320C6000簡介1997年，美國TI公司發(fā)布了新一代DSPs芯片TMS320C6000，包括定點系列和浮點系列，其中定點系列是TMS320C62xx，浮點系列是TMS320C67xx，二者相互兼容。最早推出的C6201的運算速度已經(jīng)達到1600MIPS，在業(yè)界首次突破1000MIPS，在數(shù)字信號處理器處理能力上創(chuàng)造了新的里程碑，并因此獲得美國EDN雜志“1997年度創(chuàng)新大獎”。2000年3月，TI發(fā)布了新的C64xx內核，主頻1.1GHz，處理速度接近9000MIPS，總體性能比C62xx提高了10-15倍。其中C6414在600MHz主頻下，只利用50％的運算能力就可以同時進行單通道MPEG-4視頻編碼、單通道MPEG-4視頻解碼和單通道MPEG-2視頻編碼的處理。2.1.2TMS320C6000的結構特點C6000系列DSPs最主要的特點是在體系結構上采用了Veloci TI甚長指令字（VLIW，Very Long Instruction Word）結構。VLIW體系結構DSPs中，是由一個超長的機器指令字來驅動內部的多個功能單元（這也是V11w名字的由來）。每個指令字包含多個字段（指令），字段之間相互獨立，各自控制一個功能單元，因此可在單周期發(fā)射多條指令，實現(xiàn)很高的指令級并行效率。編譯器在對匯編程序進行編譯的過程中，決定代碼中那些指令合成一個甚長機器指令，在一個周期中并行執(zhí)行。這種指令上的并行安排是靜態(tài)的，一旦決定，無論DSPs任何時候運行，它都保持不變。VLIW體系結構也可以看做是一種依賴于編譯器的超標量實現(xiàn)方案，而且比一般的超標量結構更易于實現(xiàn)。C6000的VLIW采用了類RISC指令集，使用大的、統(tǒng)一的寄存器堆，結構規(guī)整，具有潛在的易編程性和良好的編譯性能，在科學應用領域可以發(fā)揮良好的作用。TI公司配合C6000推出了世界上第一個效率可達60％。70％的匯編語言級C編譯器，它產生的代碼的平均效率是以往DSPs編譯器的3倍。

編輯推薦

《DSP單片機原理及應用》為石油高等院校特色教材之一。

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