Procesorare numerice de semnale în virgulă fixă TMS320C2X (TMS320C26)

Procesorare numerice de semnale în virgulă fixă TMS320C2x (TMS320C26)

Familia TMS320 de procesoare numerice de semnale (16 sau 32 biţi) combină într-un singur cip flexibilitatea specifică controlerelor de mare viteză cu puterea de calcul a unui procesor.

TMS320 este un acronim pentru toată familia de DSP-uri a firmei Texas Instruments, familie care cuprinde patru categorii de produse, împărţite pe mai multe generaţii :

• procesoarele pe 16 biţi în virgulă fixă: 'C1x, 'C2x, 'C2xx (C2000), 'C5x, C'54x (C5000) şi C62x (32 biţi)

• procesoarele pe 32 de biţi în virgulă mobilă: C3x, C4x, C67x

• DSP multiprocesor 'C8x

• procesoare dedicate 'AVxxx

Descrierea arhitecturii

Generaţia 'C2x a debutat cu TMS32020 în tehnologie NMOS care a fost perfecţionat şi trecut în tehnologie CMOS, noul produs fiind botezat TMS320C25 (vezi schema bloc simplificată din fig. 1.

La o frecvenţa tipică de 40MHz procesorul are un ciclu de instrucţiune de 100 ns.

La fel ca şi generaţia precedentă (C'1x) TMS320C2x este implementat într-o arhitectură Harward, care creşte viteza de prelucrare prin menţinerea a 2 magistrale separate pentru cele 2 structuri de memorie – de programe şi de date. În plus există instrucţiuni care permit transferul între cele două spatii de memorie. Flexibilitatea sistemului este asigurată de existenţa unor blocuri de memorie RAM înglobate pe cip care pot fi configurate fie ca memorie program fie ca memorie de date. Extern memoriile de programe şi de date sunt multiplexate pe aceeaşi magistrală, astfel încât să asigure domenii maxime de adresare pentru ambele spaţii (64KWord) păstrând un număr mic de pini.

TMS320C25 Dispune de o memorie ROM (EPROM 'E25) de 4KW şi două blocuri RAM: 288W pentru date (B1, B2) şi 256W Date/Program (B0). Versiunile 'C26 şi 'C28 au o organizare a memoriei puţin diferită.

TMS320C2x realizează operaţii aritmetice în complement faţă de 2 utilizând o UAL şi acumulator pe 32 de biţi. Există instrucţiuni specializate care permit incărcarea/salvarea separată a celor două jumătăţi ale acumulatorului.

TMS320C26 are numai 256W ROM în care este implementat un încărcător de iniţializare (Boot ROM), dar dispune de 1536W RAM Date/Program (B0, B1, B3) şi 32 W RAM Date (B2).

Multiplicatorul realizează o înmulţire 16x16 biţi in complement faţă de 2, cu rezultatul pe 32 de biţi, într-un singur ciclu instrucţiune. Circuitul dispune de o stivă hard internă, cu 8 nivele, pentru salvarea numărătorului de program la apelul subrutinelor sau în timpul întreruperilor .

Operaţiile de control pot fi asistate de către un temporizator intern de 16 biţi cu registrele mapate în memorie.

Un port serial full duplex asigură comunicarea directă cu circuite seriale cum ar fi: codec (codificator-decodificator), convertoare seriale A/D şi D/A, sau alte circuite seriale

Numărătorul de repetări (8 biţi) asociat cu modurile de adresare indirecte permite implementarea rapidă a buclelor de transfer sau a operaţiilor repetitive.

Descrierea semnalelor

TMS 320C25 (26) sunt încapsulate in capsule de material plastic cu 68 de terminale de tip PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) sau PGA (Pin Grid Area). Asignarea pinilor pentru capsula PLCC este prezentată în Fig. 2.

Magistralele de adrese şi de date

A15 … A0 : E, Z

Magistrala de adrese A15 MSB … A0 LSB. Este multiplexată pentru a adresa memoria externă de date/program sau porturile I/E . În modul HOLD liniile A15…A0 trec în înaltă impedanţă

D15 … D0 : I/E, Z

Magistrala de date D15 MSB … D0 LSB. Este multiplexată pentru a transfera datele între TMS320C2x şi memoria externă de date/program sau porturile I/E . Plasată în înaltă impedanţă când nu se scot date în exterior, sau când este activat unul din semnalele /RS sau /HOLD .

Semnale pentru controlul transferului

/DS, /PS, /IS : E, Z

Semnale pentru selecţia spaţiilor de memorie date, program, respectiv porturi I/E. Sunt tot timpul în "high", nivelul "low" indicând selectarea unui anumit spaţiu extern. .

READY : I

Semnal de intrare ce indică faptul că circuitul extern adresat este capabil pentru efectuarea unui transfer pe magistrală. Dacă dispozitivul extern nu este gata (READY = 0), TMS320C2x aşteaptă un ciclu, apoi testează din nou semnalul READY. De asemenea READY indică acceptarea unui acces la magistrala unui dispozitiv extern după un semnal /BR.

R/W : E, Z

Semnal citire/scriere ce indică direcţia transferului în cazul comunicaţiei cu un dispozitiv extern. În mod normalul semnalul este în "high" (mod citire), nivelul "low" indicând o operaţie de scriere. În modul HOLD este plasat în înaltă impedanţă.

/STRB : E, Z

Semnal de strob (validare. În mod normalul este în "high", nivelul "low" indicând un ciclu extern de magistrală. În modul HOLD este plasat în înaltă impedanţă.

Semnale pentru sisteme multiprocesor

/BR: E

Semnal de cerere a magistralei. Este activat când TMS320C2x solicită accesul la un spaţiu din memoria de date externă globală. Semnalul READY va fi activat de dispozitivul extern pentru a indica disponibilitatea memoriei globale de date şi a magistralei externe pentru efectuarea transferului.

/HOLD: I

Intrare de oprire. Când semnal este activat TMS320C2x plasează liniile de adrese, date şi control în înaltă impedanţă.

/HOLDA: E

Semnal de confirmare oprire. Indică faptul că TMS320C2x a trecut în starea hold şi dispozitivul extern poate accesa memoria externă locală a lui TMS320C2x.

/SYNC: I

Intrare de sincronizare. Permite sincronizarea ceasului a două sau mai multor circuite TMS320C2x. /SYNC este un semnal activ "low" şi trebuie activat pe frontul crescător al CLKIN.

Semnale de întrerupere şi alte semnale

/BIO: I

Intrare de control a salturilor prin program. Este interogat de instrucţiunile BIOZ. Dacă /BIO este "low" se execută saltul. Acest semnal trebuie să fie activ pe durata ciclului de extragere a instrucţiunii BIOZ

când TMS320C2x solicită accesul la un spaţiu din memoria de date externă globală. Semnalul READY va fi activat de dispozitivul extern pentru a indica disponibilitatea memoriei globale de date şi a magistralei externe pentru efectuarea transferului.

/INT2, /INT1, /INT0: I

Intrări externe de întrerupere. Pot fi ierarhizate şi mascate prin registrul de mascare a întreruperilor şi bitul modului de întrerupere.