TI的浮点DSP

1万 · 2015-11-23 12:42

TMS320C3X是TI的第三代产品，也是第一代浮点DSP芯片。TMS320C3X中目前具有TMS320C30、TMS320C31和TMS320C32三种。TMS320C31是TMS320C30的简化和改进型，它在TMS320C30的基础上去掉了一般用户不常用的一些资源，降低了成本，是一个性能价格比较高的浮点处理器，在国内已得到了较广泛的应用。TMS320C32是TMS320C31的进一步简化和改进。

1万 · 2015-11-23 12:42

MS320C30的指令周期为50/60/74ns，TMS320C31的指令周期为33/40/50/60/74ns，TMS320C32的指令周期则为33/40/50ns。
TMS320C3X的硬件资源
TMS320C30的硬件资源相当丰富。其内部包含了2K×32位的快速RAM块。分开的程序总线、数据总线和DMA总线使得取指、读写数据和DMA操作可并行进行，如CPU可以在一个周期内完成下列操作: 在一个RAM块中存取两个数据值，进行一次外部取指，DMA装入到另一个RAM块。64×32位的指令Cache用来存储经常使用的代码块，这可大大减少片外访问的次数，从而提高程序运行速度。由于主总线的地址总线是24位，因此TMS320C30可以访问多达16M的32位字的存储器空间，程序、数据和I/O空间都包含在TMS320C30这个16M字的空间中。

1万 · 2015-11-23 12:43

TMS320C30有一个40/32位的浮点/整数乘法器，这个乘法器可以在单周期内完成24位整数和32位浮点值的乘法，为了达到更高的性能，可以采用并行指令在单周期内完成一次乘法和ALU操作。当乘法器进行浮点乘法时，输入是32位单精度浮点值，而输出则是40位的扩展精度浮点数。整数乘法时，输入是24位，而输出则是32位。
TMS320C30的整数/浮点算术逻辑运算单元ALU可以进行单周期的32位整数、32位逻辑数和40位的浮点数操作，ALU的运算结果是32位整数或40位浮点数。内部的桶形移位器可以在单周期内进行高达32位的左移或右移。内部总线CPU1/CPU2和REG1/REG2可从存储器中取两个操作数和从寄存器取两个操作数，这就使得对四个操作数进行乘和加/减可以在单周期内完成。
TMS320C30内有两个辅助寄存器算术单元（ARAU0和ARAU1），它们可以在单周期内产生两个地址。ARAU 的操作是和乘法器及ALU的操作并行进行的。ARAU支持多种寻址方式。
TMS320C30提供28个寄存器，这些寄存器可以由乘法器和ALU操作，可以用作通用的寄存器。但是，它们也有一些特殊的功能，如8个扩展精度的寄存器（R0~R7）可当累加器使用，特别适合用于存放扩展精度的浮点结果。8个辅助寄存器（AR0~AR7）支持一系列间接寻址方式，并且可以用作通用的32位整数和逻辑寄存器。其他寄存器提供一些系统功能，如寻址、堆栈管理、处理器状态、中断和块重复等。
TMS320C30的外设是通过存储器映射的寄存器对外设总线进行控制的，外设总线由32位数据总线和24位地址总线组成，允许与外设直接通信。TMS320C30的外设包括两个可支持8/16/24/32位数据交换的串行口和两个32位定时器。串行口的时钟可以由内部产生也可由外部提供，串行口的引脚可以配置为通用的I/O引脚，特殊的握手方式可保证TMS320C30与串行口的同步。定时器是通用的32位定时器或事件计数器，具有两种信号方式，可由内部或外部提供时钟，每个定时器对应有一个I/O引脚，可作为定时器的输入时钟或输出时钟，也可配置为通用的I/O引脚。
片内的DMA功能使得CPU与I/O操作可同时进行。DMA控制器可以在存储器的任何地址进行读写操作而不干扰CPU的操作，因此TMS320C30可与外部的慢速存储器或外设接口而不降低CPU的吞吐量。
两个通用的外部引脚（XF0，XF1）可由软件设置为输入或输出，这两个引脚也用作TMS320C30的互锁操作，用于多处理器之间的通信。
除了主总线之外，TMS320C30还有一条扩展总线。扩展总线的数据线为24位，地址线为13位，其操作可与主总线操作同时进行，也可独立于主总线。与主总线相比，扩展总线上的I/O口的读写周期为2个H1周期，即是主总线的2倍。扩展总线通常用于I/O操作，如A/D、D/A等。
TMS320C30内部有4K字的ROM，在微计算机方式下，程序由内部开始运行。
TMS320C31是TMS320C30的简化和改进型，它去掉了扩展总线、一个串行口和内部的4K字ROM，增加了程序的引导功能。当MCBL/MP\引脚为高电平时，工作于微计算机自引导方式，在这种方式下，TMS320C31可从三个特定的地址装入程序（BOOT1，BOOT2，BOOT3），也可从串行口装入程序。与EPROM接口时，用户可用软件设定等待周期个数，当然也可用硬件来产生等待周期，可设定是按字节（8位）、半字（16位）或字（32位）装入，应用灵活。从串行口装入时，采用固定的32位突发方式。装入方式设置是通过复位之后设置四个外部中断之一来实现。
TMS320C32是TMS320C31的简化和改进型。简化主要是将内部的RAM由2K字减少为512字，以降低成本。改进之处包括：外部存储器宽度可变，中断矢量表可重定位，外部中断可由软件选择是电平触发还是边沿触发，DMA控制器增加了一个通道，此外，还增加了两种节电运行方式。
TMS320C3X均提供HOLD功能和JTAG仿真功能。
2.4.1.2 TMS320C3X的软件资源
1．丰富的指令系统
TMS320C3X的汇编语言指令集特别适合于数字信号处理。所有指令占一个机器字长，大部分指令是单周器的。指令集共有113条指令，可以分为六类: 数据传送类、二操作数算术/逻辑类、三操作数算术/逻辑类、程序控制类、互锁操作类及并行操作类。12条数据传送指令可从存储器中读一个字装入寄存器，将一个字从寄存器中存入存储器中及进行堆栈操作。二操作数指令有35条，提供整数、浮点、逻辑运算及多精度算术操作。17条三操作数指令可以在一个指令周期内完成具有三个操作数的运算，其中两个是源操作数，另一个是目的操作数。程序控制指令共16条，它们影响程序的流向，其中有块重复指令RPTB和单指令重复指令RPTS。除了有标准跳转指令外，还有延迟跳转指令，有些指令具有条件运算功能。5条互锁操作指令主要用来进行多处理器之间的通信。剩下的28条指令都是并行操作指令，每条并行指令由两条指令用符号“||”连接，并行操作指令可使“||”前后的两条指令并行完成。需要注意的是，并不是任意两条指令都可构成并行指令。