一種高性能浮點DSP芯片TMS320C6713及其最小系統(tǒng)的設計

作者：時間：2010-07-05 來源：網(wǎng)絡

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TMS320C6713是美國德州儀器公司(TI)繼TMS320C62X系列定點DSP芯片后開發(fā)的一種32 bit新型浮點 DSP芯片,該芯片的內(nèi)部結構在TMS320C62X基礎上改進，具有如下革命性的特點：
(1)處理速度快，工作主頻最高可達到300 MHz，峰值運算能力為2 400 MIPS/1 800 MFLOPS；
(2)硬件支持IEEE格式的32 bit單精度與64 bit雙精度浮點操作；
(3)集成了32×32 bit的乘法器，其結果可為32 bit或64 bit；
(4)TMS320C62X指令無需任何改變即可在TMS320C6713上運行。
1結構特點
TMS320C6713是TI新推出的高速浮點 DSP，工作主頻200 MHz，其單指令執(zhí)行周期僅5 ns；具有強大的定點浮點運算能力，運算速度可達1 600 MIPS/1 200 MFLOPS。與TMS320其他系列DSPs相比，C6000系列DSPs最主要的特點是在體系結構上采用了VelociTI超長指令字VLIW(Very long Instruction Word)結構，VLIW體系結構中，是由一個超長的機器指令字來驅(qū)動內(nèi)部的多個功能單元的（這也是VLIW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，因此可以單周期發(fā)射多條指令，實現(xiàn)很高的指令級并行效率。C6000的VLIW采用了類RISC指令集，使用大統(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)揮良好的性能。
TMS320C6713是一種支持浮點運算的DSP芯片，是德州儀器公司設計的用于高端處理的長指令、多功能的DSP芯片。其內(nèi)部結構功能模塊如圖1所示，它主要包括中央處理器CPU、片內(nèi)存儲器和片內(nèi)集成外設3部分。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/151755.htm

1.1 CPU內(nèi)核的功能單元
TMS320C6713的CPU是最新采用VelociTI體系結構的DSP芯片。VelociTI是高性能、先進的VLIW結構，多個功能單元并行工作，共享公用的大型寄存器組，同時執(zhí)行的各種操作是由VLIW的長指令分配模塊進行同步協(xié)調(diào)的，這種結構使其成為多通道、多功能以及高性能應用的首選器件。CPU內(nèi)核作為DSP芯片的運算和控制中心，包括以下幾部分：(1)程序取指令單元、指令分配單元、指令譯碼單元;(2)2個數(shù)據(jù)通道A、B,每個通道中包括一個由16個32 bit寄存器組成的寄存器組和4個功能單元：①算術和邏輯運算單元(.L)②分支、位操作和算術運算單元(.S)③乘法操作單元（.M）④裝載/存儲和算術單元（.D）;(3)控制寄存器;(4)控制邏輯;⑸測試、在線仿真接口和中斷控制。
1.2 片內(nèi)存儲器
TMS320C6713的芯片內(nèi)部存儲器采用兩級高速緩存結構，如圖1所示，包括：4 KB的第一級高速程序緩存（L1P）、4 KB第一級高速數(shù)據(jù)緩存(L1D)、和第二級總共256 KB片內(nèi)存儲容量(64 KB的L2統(tǒng)一緩存/映射RAM和192 KB的附加L2 RAM)。
無論是TMS320C6713還是TMS320C6713B都應用了雙層的Cache結構，對外具有強有力的驅(qū)動能力。第一層為4 KB的程序緩沖區(qū)和可雙向?qū)ぶ返臄?shù)據(jù)緩沖區(qū)，第二層有256 KB的程序和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其中64 KB為存儲區(qū)，剩下為SRAM區(qū)，這種獨特的二級緩存結構大大提高了CPU的工作效率。
1.3 片內(nèi)集成外設
TMS320C6713的芯片內(nèi)部集成了許多外圍設備接口，可以方便地連接片外存儲器、主機、串行設備等外設。所有外部接口都是由一些信號線和控制寄存器組成，開發(fā)人員對接口設計的主要工作就是完成接口連線和寫控制寄存器兩項工作,使得擴展外設變得更加容易。
　C6713片內(nèi)集成的一個32 bit的外部存儲器接口EMIF(External Memory Interface)，可以外擴8 bit、16 bit、32 bit并行存儲器。內(nèi)部的16個獨立的擴展直接存儲器訪問通道EDMA(Enhanced Direct-Memory-Access)大大提高了存儲器訪問的效率,EDMA面向?qū)崟r信號處理,可以在CPU后臺高效完成存儲空間中數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移,具有高效的傳輸速率,C621x和671x的數(shù)據(jù)傳輸率可高達1 200 MB/s。2個McASP(multichannel audio serial port)；2個McBSP(multichannel buffered serial port)，可以模擬幾乎所有形式的串行接口；2個I2C總線接口；2個32 bit的通用定時器；16通道通用I/O口GPIO(general-purpose input/output)；一個16 bit的主機接口HPI(Host-Port Interface)；還包括程序和數(shù)據(jù)存儲器控制器、中斷控制器、定時器、時鐘發(fā)生器、PLL(鎖相環(huán)控制發(fā)生器)及掉電邏輯等功能單元。
2 TMS320C6713 DSP硬件最小 系統(tǒng)設計
　TMS320C6713(主頻225 MHz)是C67X系列中一款典型且應用廣泛的DSP芯片，其硬件最小 系統(tǒng)所要完成的主要功能包括：進行基本信號采集、數(shù)據(jù)運算及數(shù)據(jù)、程序存儲；音頻信號的采集、處理及輸入、輸出；與主機間的通信及數(shù)據(jù)、程序傳輸，同時配備了外部擴展接口，方便對系統(tǒng)的功能擴展以實現(xiàn)更廣泛的嵌入式應用。將以上主要功能分成如圖2所示的功能模塊：音頻處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電源轉(zhuǎn)換供電模塊。