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1 嵌入式DSP系统的基本硬件按照信号经过的顺序,系统硬件包括:A/D转换模块、DSP 芯片、D /A转换模块、通信模块和显示模块。其中的D /A转换模块、通信模块、显示模块是可选的。此外,DSP系统还需要其他一些模块来辅助工作,主要包括:电源管理模块、时钟模块、逻辑译码模块、片外存储器模块。
2 DSP芯片的内部架构简单理解DSP芯片的内部架构对编程是必要的。一块DSP 芯片可以分为内核和外设。内核包括中央处理单元(CPU)和总图1 组成嵌入式DSP系统的硬件模块线。在结构上,DSP芯片最大的特点是采用将“程序”和“数据” 分开处理的哈佛结构,因此分别有程序总线和数据总线。外设是DSP芯片内的一些功能单元,用来控制芯片外围不同的系统模块。丰富的外设表明DSP芯片的功能更强,使用更方便,对于硬件程序开发人员来说,主要打交道的也是这些外设。TMS320C55xDSP具有众多的外设,包括ADC、时钟发生器、直接存储器访问(DMA)控制器、外部存储器接口(EMIF)、主机接口(HPI)、多通道缓存串口(McBSP)等。
3 DSP芯片的存储器图和存储器编址方式理解DSP芯片的存储器图(memorymap)和存储器编址方式对程序设计非常重要。TMS320C55x DSP的存储器图如图2 所示。 DSP芯片的存储空间(由ROM和RAM组成)分为程序空间、数据空间和I/O空间。其中I/O空间是与程序空间、数据空间分开的(独立编址)一块空间,专门用来存、取外设寄存器(也叫I/O空间寄存器)。C55xDSP的I/O空间地址范围是0000~ FFFF,每个地址代表一个16 bit字。程序空间和数据空间是统一编址的,如图2所示,如果DSP 芯片的存储空间全都按数据空间使用,地址范围是000000~ 《测控技术》7FFFFF,每个地址代表一个16 bit字;如果DSP芯片的存储空间全都按程序空间使用,地址范围是000000~FFFFFF,每个地址代表一个字节。图2 C55xDSP存储器图至于哪部分存储空间被指定为程序空间,哪部分指定为数据空间,需要开发者在链接命令文件(. cmd)中设置。
4 C语言硬件编程 TI公司DSP芯片的硬件编程有3种方法:使用C语言、使用汇编语言,使用DSP/BIOS可视化编程工具。汇编语言程序最接近DSP代码,程序执行效率高,但是汇编语言指令不易读懂,而且不同系列的芯片使用不同的汇编指令集,开发出的程序通用性差,因此,汇编语言往往只在对实时性要求很高的程序局部使用,不适合在硬件控制时大量使用。 DSP/BIOS可视化编程工具是TI公司为大规模程序管理而开发的工具软件,在复杂的进程管理方面有优势,但是这种编程方法对于底层的硬件控制显得过于高级和抽象,学习起来比较困难,不适合初级开发者使用。 C语言正好平衡了以上两种方法的优缺点,特别适合硬件编程。一方面,C语言是一种高级语言,采用自顶向下、模块化的设计原则,具有易理解,可移植性强的优点。另一方面,它又可以非常细节化地改写硬件寄存器的值,具有类似于汇编语言的硬件控制能力。
