TMS320C54x DSP硬件结构详解：中央处理单元与存储器系统

"第二类个-第2章 TMS320C54x的硬件结构" TMS320C54x是一款由Texas Instruments公司生产的高性能、低功耗的定点数字信号处理器（DSP），其硬件结构设计精良，旨在满足高效能的数据处理需求。本章主要介绍了该芯片的三大核心组成部分：中央处理单元、存储器系统以及片内外设与专用硬件电路。 2.1 TMS320C54x硬件结构框图概述了芯片的基本架构。内部结构分为三大部分： (1) 中央处理单元（CPU）是TMS320C54x的核心，包含了ALU（算术逻辑运算单元）、乘法器、累加器、移位寄存器、专门用途的寄存器、地址生成器以及内部总线。ALU拥有40位的宽度，配备了桶形移位寄存器和两个独立的40位累加器，可以执行高效的算术和逻辑运算。此外，还包含17位并行乘法器，与40位专用加法器结合，实现单周期乘法/累加（MAC）操作。比较、选择、存储单元（CSSU）则用于加法、比较和选择操作，而指数编码器能够在单个时钟周期内计算累加器中的指数值。双地址生成器包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元（ARAU），支持更复杂的地址处理。 (2) 存储器系统提供192K字的可寻址存储空间，其中包括64K字的程序存储空间、64K字的数据存储空间以及64K字的I/O空间。对于特定型号的芯片，如C548、C549、C5402、C5410和C5416，程序空间可以扩展至8M。片内设有双寻址RAM（DARAM），在每个机器周期内，CPU可以读写两次同一DARAM块，实现快速的数据交换。DARAM通常映射在数据空间，用于存储数据。同时，还有片内单寻址RAM（SARAM），通常用于指令存储或配置数据。 (3) 片内外设与专用硬件电路包含片内定时器、多种类型的串口、主机接口、片内锁相环（PLL）时钟发生器和控制电路。这些外设提供了丰富的功能，如串口控制，有SPC1、DRR1和DXR1等寄存器用于常规串口操作，以及BSPC0、BSPCE0、BDRR0和BDXR0等寄存器用于缓冲串口控制，以适应不同的通信需求。 2.2 总线结构是TMS320C54x的一个关键特性，采用先进的多总线设计，包括1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线，提高了数据传输效率。 2.3 中央处理单元的性能优化设计，如多总线结构和高效能的硬件加速器，使得TMS320C54x能够执行高速的信号处理任务。 2.4 存储器和I/O空间的布局，使得芯片能够灵活地处理程序、数据和输入输出操作，增强了系统的灵活性和扩展性。 2.5 中断系统是实时处理系统的关键部分，确保系统能及时响应外部事件。 TMS320C54x的硬件结构设计充分考虑了性能、功耗和灵活性，使其成为各类嵌入式系统中进行复杂信号处理的理想选择。