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高性能浮點(diǎn)DSP芯片TMS320VC33

作者: 時間:2006-05-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:TMS320VC33是美國TI公司新推出的TMS320C3X系列新一代浮點(diǎn)式器。它以高速、低功耗、低成本、易于開發(fā)為顯著特點(diǎn)。是通信、手機(jī)、MODEM、DVD、便攜式儀器儀表中需要進(jìn)行俘點(diǎn)運(yùn)算應(yīng)用中的一種理想 的器件。文中介紹了TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)、指令系統(tǒng)、仿真工具和開發(fā)環(huán)境,最后給出了由TMS320VC33組成的最小應(yīng)用系統(tǒng)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/242270.htm

關(guān)鍵詞:器 TMS320VC33 浮點(diǎn)

TMS320VC33是TI公司新推出的TMS320VC3X系列新一代浮點(diǎn)。它是在原來的TMS320C31浮點(diǎn)DSP的基礎(chǔ)上開發(fā)一個價格更低的版本(15US$),該產(chǎn)品以高速、低功耗、低成本、易于開發(fā)為顯著特點(diǎn)。由于它采用了內(nèi)部1.8V、外部3.3V供電,因而功耗比原有型號降低了大約一個數(shù)量級,而且能支持高達(dá)150M/FLOPS的運(yùn)行速率,是需浮點(diǎn)運(yùn)行的便攜式產(chǎn)品應(yīng)用場合中的一種理想的DSP器件。

1 TMS320VC33的硬件結(jié)構(gòu)

TMS320VC33采用144腳LQFP四邊形封裝。表1所列是其引腳號與引腳名稱的對應(yīng)關(guān)系表。圖1是其功能結(jié)構(gòu)圖。它的主要性能如下:

表1 144腳LQFP封裝的TMS320VC33引腳號碼與引腳名稱的對應(yīng)關(guān)系表

引腳號 名 稱 引腳號 名 稱 引腳號 名 稱 引腳號 名 稱 引腳號 名 稱 引腳號 名 稱
1 A20 25 Vss 49 Vss 73 D15 97 Vss 121 INT1
2 Vss 26 A3 50 D31 74 D14 98 TCK 122 INT0
3 A19 27 A2 51 D30 75 D13 99 TDO 123 CVDD
4 A18 28 CVDD 52 D29 76 D12 100 TDI 124 EDGENIDE
5 A17 29 A1 53 DVDD 77 DVDD 101 CVDD 125 NCBK/MP
6 DVDD 30 A0 54 D28 78 D11 102 TMS 126 Vss
7 A16 31 DVDD 55 D27 79 D10 103 TRST 127 RESET
8 A15 32 PAG3 56 Vss 80 Vss 104 DR0 128 SHZ
9 Vss 33 PAG2 57 D26 81 D9 105 Vss 129 DVDD
10 A14 34 Vss 58 D25 82 D8 106 FSR0 130 EXTCLK
11 A13 35 PAG1 59 D24 83 CVDD 107 CLKR0 131 PLLVDD
12 CDDD 36 PAG0 60 DVDD 84 D7 108 DVDD 132 XOUT
13 A12 37 DVDD 61 D23 85 D6 109 CLKR0 133 XIN
14 A11 38 H1 62 D22 86 DVDD 110 FSX0 134 PLLVSS
15 DVDD 39 H3 63 Vss 87 D5 111 DX0 135 CLKMD1
16 A10 40 Vss 64 D21 88 D4 112 Vss 136 CLKMD0
17 A9 41 STRB 65 D20 89 Vss 113 TCLK1 137 CVDD
18 Vss 42 R/W 66 CVDD 90 D3 114 TCLK0 138 RSV1
19 A8 43 DVDD 67 D19 91 D2 115 DVDD 139 RSV0
20 A7 44 IACK 68 D18 92 D1 116 XF1 140 Vss
21 A6 45 RDY 69 DVDD 93 D0 117 XF0 141 A23
22 A5 46 CVDD 70 D17 94 DVDD 118 Vss 142 A22
23 DVDD 47 HOLD 71 D16 95 EMU1 119 INT3 143 DVDD
24 A4 48 HOLDA 72 Vss 96 EMU0 120 INT2 144 A21

●具有高速的浮點(diǎn)運(yùn)算能力,其中TMS320VC33-150型在13ns單周期指令執(zhí)行時間時為150MFLOPS和75MIPS;而TMS320VC33-120型在17ns單周期指令執(zhí)行時間時為120MFLOPS;60MIPS;

●帶有34k×32位(1.1M位)的片內(nèi)雙靜態(tài)RAM,分為2個16k×32位塊和2個1k×32位塊;

●內(nèi)含5倍頻的鎖相環(huán)(PLL)時鐘發(fā)生器;

●低功耗,在150MFLOPS下運(yùn)行時,功耗低于200mW。

●帶有32位的高性能CPU;

●可進(jìn)行16/32位整數(shù)和32/40位的浮點(diǎn)操作;

●具有四個內(nèi)部譯碼頁選,可大大簡化與I/O及存儲器的接口;

●帶有啟動程序裝載功能;

●外部中斷可選擇邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式;

●具有32位的指令字,24位的地址線;

●內(nèi)含8個擴(kuò)展精度寄存器;

●片內(nèi)存儲器可映射外設(shè),其中包括一個串行口、2個32位定時器和一個DMA;

●采用TI公司的0.8μm Timeline TM制造技術(shù);

●采用144管腳LQFP封裝;

●帶有2個地址發(fā)生器、8個輔助寄存器和2個輔助寄存器算術(shù)單元(ARAUs);

●具有兩個低功耗模式;

●支持2個或3個操作數(shù)指令;

●在一個單指令周期并行進(jìn)行算術(shù)/邏輯單元(ALU)和乘法器運(yùn)算;

●具有塊重復(fù)功能;

●可零開銷循環(huán)和單周期分支;

●具有條件調(diào)用和條件返回指令;

●總線控制寄存器配置選通控制等待狀態(tài)數(shù);

●采用1.8V內(nèi)核,3.3V I/O供電;

●具有符合IEEE 1149標(biāo)準(zhǔn)的片內(nèi)掃描仿真接口(JTAG)。

圖2是TMS320VC33存儲器映像圖。

2 TMS320VC33的指令系統(tǒng)

除了個別在C32才有的外設(shè)和在C30才有的第二個外部端口以及第二串行口外,所有的C3XDSP代碼都是兼容的,因此它們都是基于同樣技術(shù)的浮點(diǎn)CPU。TMS320VC33的指令集就是以前的C3X指令集。共分為6個功能組:1.裝入與存儲指令;2.兩操作數(shù)算術(shù)/邏輯運(yùn)算指令;3.三操作數(shù)算術(shù)/邏輯運(yùn)算指令;4.程序控制令;5.互鎖操作指令;6.并行操作指令等。使用C3X指令集編程需注意以下幾個問題:

(1)延時轉(zhuǎn)移的使用

延時轉(zhuǎn)移在單周期內(nèi)執(zhí)行,而通常的轉(zhuǎn)移需要4個周期,不管轉(zhuǎn)移發(fā)生與否,后面的三條指令總是要執(zhí)行的。如果后面的指令少于三條,則使用延時轉(zhuǎn)移時要再加上無操作指令(NOP),這樣可以節(jié)省機(jī)器時間。

(2)單指令/指令塊循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用

使用這種方式可以做到零開鎖循環(huán),不過要注意RPTS是不可中斷的。

(3)并行指令的使用

在執(zhí)行乘法時,可以并行執(zhí)行加(減);在做乘法或算術(shù)/邏輯運(yùn)算時,可以并行行執(zhí)行存儲。以此來提高單周期內(nèi)執(zhí)行的操作個數(shù)。為了最大限度地提高效率,要注意并行指令中的尋址模式,并適當(dāng)?shù)匕才艛?shù)據(jù)。

(4)最大限度地使用寄存器

寄存器是訪問存儲器的有效途徑。加強(qiáng)寄存器的使用,有助于使用并行指令,也有助于防止在各種尋址模式中使用寄存器時可能產(chǎn)生的流水沖突。

(5)高速緩存的使用

在與此同時片外慢速存儲器連接時,高速緩存的使用顯得特別重要。對于使用者來說,cache是透明的,只需將其使能即可。

(6)盡量使用片內(nèi)存儲器

片內(nèi)存儲器的訪問速度要快得多。在單周期內(nèi)存儲器可以調(diào)出2個操作數(shù),如果首先使用與CPU并行的DMA來將數(shù)據(jù)傳入片內(nèi)存儲器,以可以最大限度地發(fā)揮其功能。

(7)避免流水作業(yè)時的沖突

在時間要求很苛刻的情況下,要確保不會因為沖突而丟失任何機(jī)器周期。為了驗證沖突的存在,可在開發(fā)工具上(軟、硬仿真器)對該程序進(jìn)行跟蹤,以及時確認(rèn)流水作業(yè)的沖突,再經(jīng)認(rèn)真分析沖突的原因,進(jìn)而解決有關(guān)問題。

3 仿真工具及開發(fā)環(huán)境

由于所有C3X DSP具有相同的CPU,所以'C30、'31或'32上的程序可以很方便地移植到VC33上來使用,也可以用現(xiàn)有的C3X開發(fā)工具來編寫VC33程序。

TMS320C3X的開發(fā)工具有:

C3X軟件仿真器;

C3X優(yōu)化C編譯/匯編器;

DSK(Design Starter Kit);

評估板EVM(Evaluation Module);

XDS510'C3XC source dedugger software;

XDS510 emulator hardware with JTAG;

C3X/C4XCODECOMPOSSORSTUDIO.

其中,C3X/C4XCODECOMPOSSORSTUDIO是一個集成的開發(fā)平臺,具有編輯、匯編、編譯、軟硬件仿真調(diào)試功能,是一個界面非常友好、功能完善的開發(fā)軟件.

4 最小應(yīng)用系統(tǒng)

在采用TMS320VC33來組成應(yīng)用系統(tǒng)時,首先要考慮TMS320VC33所具有的各種功能是否滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求,如能滿足,則稱這樣的系統(tǒng)為最小系統(tǒng).VC33由于其片內(nèi)無ROM(或EPROM或FLASH),故其最小應(yīng)用系統(tǒng)還應(yīng)包括外接的EPROM或FALSH程序存儲器芯片.當(dāng)最小系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)功能的要求時,需擴(kuò)展ROM、ROM、I/O、A/D、D/A及其它所需的外圍芯片.DSP最小系統(tǒng)還包括沒有集成在芯片內(nèi)的其它器件如晶體振蕩電路、復(fù)位開發(fā)和電源管理芯片等。

圖3為典型的TMS320VC33最小應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖,利用該電路可以實時在線對TMS320VC33芯片系統(tǒng)仿真開發(fā)和學(xué)習(xí)研究,其中TPS73HD301用于向VC33提供3.3V和1.8V的電源信號,并由外部電路提供15MHz的時鐘信號,當(dāng)EDGEMODE接高電平時,為外部邊沿觸發(fā)中斷方式;MCBL/MP引腳為高電平時可使VC33工作于微計算機(jī)自引導(dǎo)方式,在這種方式下,TMS320VC33可從JTAG仿真口直接設(shè)定裝入程序運(yùn)行,不過在應(yīng)用系統(tǒng)由三個特定的地址裝入程序(BOOT1,BOOT2,BOOT3)或從串口裝入程序時,具體應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)視需要來設(shè)計確定。



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