Олег Вальпа - Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP++

• Название: Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP++
• Автор: Олег Вальпа
• Издательство: Горячая линия — Телеком
• Жанр: Справочники
• Год: 2007
• ISBN: 5-93517-342-5

Книга предназначена для самостоятельного изучения и применения на практике цифровых сигнальных процессоров DSP (Digital Signal Processor). На примере популярной микросхемы ADSP2181 фирмы Analog Devices рассмотрены устройство, архитектура и технические характеристики цифрового сигнального процессора. Приведено описание вычислительных блоков процессора, средств разработки программного обеспечения, языка программирования и системы команд процессора. Разработанные автором книги практические схемы с применением сигнального процессора, исходные тексты программ и схемы вспомогательных устройств, полезных при отладке программ для процессора помогут получить необходимые практические навыки, с помощью которых читатель легко освоит другие типы сигнальных процессоров. На прилагаемом к книге диске находятся исходные тексты и исполняемые файлы программ, а так же некоторые полезные утилиты и средства разработки программного обеспечения для сигнальных процессоров.

Для специалистов в области разработки цифровой электронной аппаратуры, будет полезна студентам и аспирантам.

---

Источниками входных данных в устройстве сдвига могут служить регистры SI, AR, MR0, MR1, MR2, SR0 и SR1. Результат работы устройства сдвига всегда помещается в регистр SR (SR0, SR1).

Команды устройства сдвига

Как было сказано выше, устройство сдвига выполняет следующие функции:

• Арифметический сдвиг (ASHIFT)

• Логический сдвиг (LSHIFT)

• Нормализация числа (NORM)

• Определение экспоненты (ЕХР)

• Блочное изменение экспоненты (EXPADJ)

Данные команды устройства сдвига применяются при выполнении арифметических операций над числами. С их помощью производится определение порядка блока, немедленные сдвиги, нормализация и денормализация чисел.

Ниже приводится полный список команд устройства сдвига Shifter в соответствии с принятыми ранее условными сокращениями. Назначение команд приводится в тексте описания этих команд и комментариях для некоторых из команд.

Команды арифметического сдвига:

[IF cond] SR = |SR OR| ASHIFT xop |(HI)|;

                                  |(LO)|

Команды логического сдвига:

[IF cond] SR = |SR OR| LSHIFT xop |(HI)|;

                                  |(LO)|

Команды нормализации:

[IF cond] SR = |SR OR| NORM xop |(HI)|;

                                |(LO)|

Команды выделения порядка:

[IF cond] SR = EXP xop |(HI) |;

                       |(LO) |

                       |(HIX)|

Команды выравнивания блочного порядка:

[IF cond] SR = EXPADJ xop;

Команды арифметического непосредственного сдвига:

[IF cond] SR = |SR OR| ASHIFT xop BY <exp> |(HI)|;

                                           |(LO)|

Команды логического непосредственного сдвига:

[IF cond] SR = |SR OR| LSHIFT xop BY <exp> |(HI)|;

                                           |(LO)|

В записях некоторых команд присутствуют символы, которые имеют следующее назначение:

HI — сдвиг выполняется относительно старших 16 разрядов (SR1);

LO — сдвиг выполняется относительно младших 16 разрядов (SR0);

HIX — расширенный режим HI (при выделении порядка учитывается бит переполнения AV).

Например, команда:

SE=EXP AR (HIX);

означает, что в регистр SE будет занесен результат выделения порядка из регистра AR в расширенном режиме, т.е. с учетом бита переполнения AV.

Команда:

SR=NORM AR (HI); {Нормализация}

означает, что в регистр SR будет занесен результат нормализации регистра AR, причем сдвиг при нормализации будет выполняться относительно старших 16 разрядов.

Для всех команд устройства сдвига разрешено использовать следующие операнды xop: SI, SR0, SR1, AR, MR0, MR1, MR2, а в качестве ЕХР может быть любое целое число от -128 до 127.

Коды условия IF соответствуют кодам, приведенным ранее в табличном виде.

Ниже приведен пример программы для вычисления разницы двух чисел в формате с плавающей точкой, с применением устройства сдвига.

.MODULE float_point_sub;

{

 Программный модуль вычисления z = x - y в формате с плавающей точкой

 Входные операнды:

  AX0 = показатель x, АХ1 = мантисса x, AY0 = показатель y, AY1 = мантисса y.

 Выходные данные: AR = показатель z, SR1 = мантисса z

 Изменяются регистры: AX0,AY1,AY0,AF,AR,SI,SE,SR

 Время вычисления = 11 циклов

}

.ENTRY fps;

fps : AF=AX0-AY0;   {Показатель x > показателя y?}

IF GT JUMP shifty;  {Если да - переход на сдвиг y}

SI=AX1, AR=PASS AF; {Иначе - сдвиг x}

SE=AR;

SR=ASHIFT SI (HI);

AR=SR1-AY1; {Вычисление мантиссы}

JUMP subt;

shifty: SI=AY1, AR=-AF; SE=AR;

SR=ASHIFT SI (HI);

AY1=SR1;

AY0=AX0, AR=AX1-AY1; {Вычисление мантиссы}

subt: SE=EXP AR (HIX);

AX0=SE, SR=NORM AR (HI); {Нормализация}

AR=AX0+AY0; {Вычисление показателя}

RTS;

.ENDMOD;

Данная программа содержит многофункциональные команды, что позволило сократить время ее работы. Программа выполняется всего за 11 машинных циклов процессора.

Глава 17. Устройство обмена между шинами

В этой главе говорится об устройстве обмена между шинами памяти программ PMD и памяти данных DMD.

В операциях обмена данными и при загрузке данных вычислительными устройствами процессора, часто используется устройство обмена между шиной памяти программ PMD и шиной памяти данных DMD. Это устройство позволяет передавать данные между упомянутыми выше шинами в обоих направлениях. Рассмотрим работу данного устройства. Его структурная схема приведена на рис. 17.1.

Рис. 17.1. Устройство обмена между шинами памяти программ PMD и памяти данных DMD

Как видно из рисунка, устройство состоит из нескольких буферов, мультиплексора и регистра PX. Регистр PX используется для временного хранения 8 разрядов данных. Он необходим для обеспечения корректной передачи данных между 16-разрядной шиной DMD и 24-разрядной шиной PMD. При этом старшие 16 разрядов 24-разрядной шины PMD передаются на 16 разрядов шины DMD непосредственно, а 8 младших разрядов записываются в регистр PX, а затем передаются на младшие 8 разрядов шины DMD.

Из структурной схемы устройства видно, что данные между шинами передаются двумя путями. Первый путь позволяет осуществлять прямую пересылку старших 16 разрядов данных между шинами через буферные регистры. Второй путь служит для пересылки младших 8 разрядов данных между шинами.

Рассмотрим механизм обмена данными с использованием регистра PX.

Когда данные считываются из памяти программ в любой регистр, происходит автоматическая загрузка регистра PX младшими 8 разрядами 24-разрядного слова. Например:

AX0 = PM(I7,M7);

При выполнении этой команды старшие 16 разрядов 24-разрядного слова памяти программы загружаются в регистр AX0, а младшие 8 разрядов автоматически загружаются в регистр PX.

При записи данных в память программ содержимое регистра PX автоматически считывается в младшие 8 разрядов памяти программ. Например:

PM(I7,M7) = AX0;

Здесь данные регистра AX0 записываются в старшие 16 разрядов 24-разрядного слова памяти программы, а 8 разрядов, хранящиеся в регистре PX от предыдущей команды, автоматически записываются в младшие 8 разрядов этого же слова. Таким образом, достигается автоматическая пересылка данных между 16- и 24-разрядными шинами.

Кроме того, существуют команды прямого доступа к регистру PX с шины памяти данных. При этом используются только младшие 8 разрядов шины данных, а старшие 8 разрядов данных отбрасываются или заполняются нулями. Например:

PX = AX0;

Эта команда передает в регистр PX 8 младших разрядов из регистра AX0 через шину данных. Восемь старших разрядов 16-разрядного слова при этом отбрасываются.

Следующая команда передает содержимое регистра PX в 8 младших разрядов регистра AX0. При этом старшие 8 разрядов регистра AX0 заполняются нулями.

AX0 = PX;

Каждый раз, когда содержимое какого-либо регистра записывается в память программ, из этого регистра передаются 16 старших разрядов, а содержимое регистра PX автоматически добавляется в качестве младших 8 разрядов данных. Если эти 8 младших разрядов регистра PX должны иметь определенное значение, они должны быть предварительно загружены в регистр PX соответствующей командой.

Ниже приведен модуль программы, предназначенной для пересылки 24-разрядных данных из одной области памяти программ в другую при помощи 16-разрядного регистра.

.MODULE copy_pdm;

{

 Входные данные:

  I4= адрес источника данных

  L4 = длина буфера данных

  I5= адрес приемника данных

 Выходные данные:

 Перемещенные данные

 Изменяемые регистры:

  AR, M4

}

.ENTRY COPY_PMDAT;

COPY_PMDAT:

 M4=1;

 CNTR = L4;

 DO COPY_MEM UNTIL СЕ;

  AR=PM(I4, M4);

  PM(I5, M4)=AR;

 COPY_MEM:

 RTS;

.ENDMOD;

Обратите внимание, что в этой программе регистр PX не используется явным образом в командах, тем не менее, пересылка 24-разрядных данных через 16-разрядный регистр AR осуществляется корректно, благодаря автоматическому режиму работы устройства обмена данными с применением регистра PX.

Глава 18. Программный автомат

В этой главе говорится о программном автомате сигнального процессора и выполняемых с его помощью командах.

Программный автомат управляет последовательностью выполнения программы. Он содержит контроллер прерываний и логическое устройство состояний. Программный автомат позволяет осуществлять последовательное выполнение команд, условные и безусловные переходы в программе, обработку прерываний и подпрограмм. Структурная схема этого устройства приведена на рис. 18.1.