Модуль центрального процессора TMS320F28x

серий Delfino C2833x и C2834x
Серии Delfino C2833x и C2834x содержат

модуль FPU (модуль расширения ядра для исполнения инструкций с плавающей точкой – FPU, Floating Point Unit).
- реализована полная поддержка плавающей и фиксированной точки;
- производительность – до 300 MFLOPS на частоте 150 МГц;
- команды с плавающей точкой (FPU-инструкции) используют первую часть конвейера ядра C28x (с фиксированной точкой), а далее исполняются в собственном конвейере;
- команды вычислений с фиксированной точкой направляются на верхний конвейер, а FPU-инструкции – на нижний.
- плавающая точка более надежна в алгоритмах, т.к. исключаются затраты времени на масштабирование данных и устранение избыточности;
- применение плавающей точки позволяет сократить требуемое число тактов на исполнение математических операций до 52%.

как команды сравнения CMP, поиска минимума MIN, максимума MAX, инвертирования

знака числа NEG и получения абсолютного значения числа ABS являются одноцикловыми.
Другая часть команд, в первую очередь арифметических, – умножения MPY, сложения ADD, вычитания SUB, умножения с накоплением MACF32 – двуцикловые. Для того, чтобы результат такой операции стал доступен следующей команде, необходимо задержать конвейер на один цикл.








Компилятор С/С++ автоматически оптимизирует алгоритм пользователя с учетом возможного параллельного выполнения команд, добавляя, как правило, «не конфликтующие с конвейером» команды загрузки операндов, которые понадобятся на следующих этапах вычислений. Тем самым практически полностью исключаются непроизводительные задержки конвейера.

что разработчик, использующий C2812, должен был разогнать процессор до 367

МГц, чтобы получить производительность C28335.

Эффективность использования серий Delfino:

серии Piccolo C2803x
Серия Piccolo C2803x содержит независимый 32-битный математический акселератор

плавающей точки (CLA, Control Law Accelerator), который сокращает загрузку CPU, предоставляя возможность увеличения функционала.
- FPU-инструкции исполняются в полностью независимом конвейере (8 стадий);
- частота работы ЦСП серии С2803x – до 60 МГц;
- в CLA имеется независимый набор регистров, структура шин памяти и модулей обработки;
- алгоритмы исполняются CLA в параллель с CPU;
- CPU выделяет память программ/блоки памяти данных для CLA;
- имеется ОЗУ сообщений, которое служит для обмена данными между CPU и CLA;
- CLA имеет прямой доступ к регистрам АЦП и модуля расширенного ШИМ (ePWM);
- возможна генерация прерывания CPU от CLA.

CLA выполняет алгоритмы обратной связи эффективнее, разгружает CPU и увеличивает производительность. Сокращение требуемого числа тактов на исполнение математических операций – до 65%.

C2834x)
и CLA (серия Piccolo C2803x)

всегда указывает на команду, которая в настоящее время обрабатывается –

команда, которая только достигла фазы декодирования D2 конвейера. Как только команда достигает этой фазы конвейера, ее выполнение не может быть прервано сигналами прерываний.
Счетчик программного возврата (RPC). Когда операция вызова подпрограммы c использованием команды LCR выполнена, адрес возврата сохраняется в регистре RPC, а старое значение RPC сохраняется в стеке (в двух 16-разрядных операциях). Когда операция возврата из подпрограммы LRETR выполнена, адрес возврата считывается из регистра RPC, а значение из стека записывается в регистр RPC (в двух 16-разрядных операциях). Другие команды вызова подпрограмм не используют регистр RPC.

ST0 и ST1, которые содержат различные биты флагов и служебные

биты. Эти регистры могут быть сохранены и загружены из памяти, чтобы статус ЦСП был сохранен и восстановлен в процессе выполнения подпрограмм.
Регистры состояния организованы в соответствии с тем, как их содержимое изменяется в конвейере. Биты ST0 изменяются в фазе X конвейера; биты ST1 – в фазе D2.
Поразрядные поля регистра состояния ST0:

Режим установки этих флагов активен, когда выключен режим переполнения (флаг

OVM = 0).
Счетчик переполнений ведет себя неодинаково для знаковых и беззнаковых операций.
Для знаковых операций (OVC), счетчик переполнения – 6-разрядный знаковый счетчик с амплитудой от -32 до 31. Когда происходит переполнение ACC в положительном направлении (от 7FFF FFFF16 до 8000 000016), OVC будет увеличен на 1. Когда происходит переполнение ACC в отрицательном направлении (от 8000 000016 до 7FFF FFFF16), OVC будет уменьшен на 1.
Для операций без знака (OVCU), счетчик будет инкрементирован при сложении, когда в аккумуляторе произошел перенос и декрементирован при вычитании, когда в аккумуляторе произошел заем.
При увеличении OVC после значения, равного 31, происходит его переполнение в значение -32. При уменьшении OVC из значения -32 происходит обратное переполнение в значение 31. При сбросе, OVC очищается. На OVC воздействуют переполнения только в регистре ACC, за исключением команд сравнения.

сдвига, задают сдвиговый режим выходных операций в регистре произведения P.

Результат сдвига попадает в АЛУ или в память. После начальной установки все биты PM сброшены в 0.
V (бит ST06) – флаг переполнения. Если результат операции вызывает переполнение в регистре, хранящем результат, флаг V будет установлен и «защелкнут». Если переполнение не происходит, V не изменяется. Флаг V защелкнут, пока не будет очищен сбросом или командой условного перехода, которая проверяет V. Такой условный переход очищает V независимо от того, является ли проверенное условие (V = 0 или V = 1) истинным.
Переполнение происходит в ACC (и V установлен) если результат сложения или вычитания не может быть размещен в пределах диапазона знаковых чисел – от 8000 000016 до 7FFF FFFF16.
Переполнение происходит в АH, AL, или другом 16-разрядном регистре или в ячейке памяти, если результат сложения или вычитания не может быть размещен в пределах от 800016 до 7FFF16.
Команды CMP, CMPB и CMPL не воздействуют состояние флага V.

N установлен, если результат операции – отрицательное число или сброшен,

если результат – положительное число. После сброса N сброшен в 0. Если бит 31 ACC равен 0, ACC – положителен; если бит 31 равен 1, ACC отрицателен. Результат АH, AL, и других 16-разрядных регистров или данных в ячейках памяти также проверяются на отрицательное условие. Тогда значение бита 15 – знаковый разряд (1 указывает на отрицательное, 0 указывает на положительное число). Команда TEST ACC устанавливает флаг N, если значение в ACC отрицательно. Иначе команда сбрасывает флаг N.
Z (ST04) – флаг нуля. Z установлен, если результат некоторых операций – 0 или сброшен, если результат отличается от нуля. Это применяется к результатам, которые получены в ACC, АH, AL, другом регистре, или в ячейке памяти. После сброса, Z сброшен. Команда TEST ACC устанавливает Z, если значение в ACC – 0, иначе сбрасывает Z.

Этот флаг показывает, когда сложение, инкремент генерируют перенос, или когда

вычитание, сравнение, декремент генерируют заем. Этот флаг также устанавливают операции программного сдвига ACC (команды ROR, ROL) и аппаратные сдвиги (barrel shift) в ACC, АH, и AL. В результате сложения/инкремента, C будет установлен, если генерируется перенос; иначе C будет сброшен. Имеется одно исключение: если используется команда ADD со сдвигом 16 (ADD ACC,loc16<В результате вычитания/декремента/сравнения, C будет сброшен, если вычитание генерирует перенос; иначе C будет установлен. Имеется одно исключение: если используется команда SUB со сдвигом 16 (SUB ACC,loc16<Этот бит может быть индивидуально установлен и очищен командами SETC C и CLRC C соответственно. После начального сброса, C сброшен в 0.

Этот бит показывает результат тестирования, выполненного любой TBIT-командой (тест- бит)

или командой NORM (нормализация).
Команда TBIT проверяет выбранный бит. Когда команда TBIT выполнена, флаг TC установлен, если проверяемый бит – 1 или сброшен, если проверяемый бит – 0.






Когда команда NORM выполнена, TC изменяется следующим образом: Если ACC содержит 0, TC установлен. Если содержимое ACC отличается от 0, CPU вычисляет исключающее ИЛИ битов 31 и 30 ACC, и затем загружает TC результатом.
Этот бит может быть индивидуально установлен или сброшен командой SETC TC или CLRC TC соответственно. После сброса, TC сброшен в 0.

переполнения. Когда ACC принимает результат сложения или вычитания, и результат

вызывает переполнение, OVM определяет, как CPU обрабатывает переполнение:
0 – нормальное переполнение результата в ACC. Состояние флагов OVC отражает переполнение.
1 – состояние флагов OVC не изменяется, а ACC заполняется максимально возможным положительным или отрицательным значением следующим образом:
- если ACC переполняется в положительном направлении (от 7FFF FFFF16 до 8000 000016), ACC заполняется значением 7FFF FFFF16.
- если ACC переполняется в отрицательном направлении (от 8000 000016 до 7FFF FFFF16), ACC заполняется значением 8000 000016.
Этот бит может быть индивидуально установлен и сброшен соответственно командами SETC OVM и CLRC OVM. После начального сброса OVM сброшен.

расширения знака. На флаг SXM воздействуют команды MOV, ADD и

SUB, которые используют 16-битные операции в 32-разрядном аккумуляторе. Когда 16-разрядное значение загружено (MOV), добавлено (ADD) или вычтено (SUB) из ACC, SXM определяет режим обработки значения со знаком, расширенным в течение операции следующим образом:
0 – расширение знака подавлено (значение будет обрабатываться как беззнаковое).
1 – расширение знака допускается (значение будет обрабатываться как знаковое).
Этот флаг может быть индивидуально установлен и очищен командой SETC SXM и командой CLRC SXM, соответственно. После начального сброса DSP флаг SXM сброшен.

указатель текущего вспомогательного регистра XAR0..XAR7.
После сброса DSP указатель ARP

установлен в 000.

отражающий текущее состояние вывода /XF_XPLLDIS.
Программная установка флага – SETC

XF;
сброс – CLRC XF.
При использовании этих команд конвейер выполнения команд не может быть прерван. Бит XF (в составе регистра ST1) сохраняется и восстанавливается при обработке прерываний.
M0M1MAP (бит ST111) – флаг режима карты памяти. Он всегда равен 1 в объектном режиме C28x (это значение флаг имеет после начальной установки DSP). Когда необходимо использовать С27x-совместимый режим, этот флаг может быть установлен в 0. При этом адреса областей памяти M0 и M1 меняются местами (только в памяти программ, но не в памяти данных) и указатель стека по умолчанию имеет значение 0x000.
Бит ST110 – резервный бит.
OBJMODE (бит ST19) – флаг режима объектной совместимости (0 для C27x-режима и 1 для C28x-режима).
Программная установка флага – команды SETC OBJMODE; C28OBJ;
сброс – CLRC OBJMODE; C27OBJ.
Бит OBJMODE (в составе регистра ST1) сохраняется и восстанавливается при обработке прерываний. После начальной установки ЦСП флаг имеет нулевое значение.

режима адресации. Этот бит, в сочетании с битом PAGE0 используется

для выбора соответствующего режима адресации:
AMODE=0 – в режиме прямой адресации DP дополняется 6-битным смещением, и некоторые режимы косвенной адресации не поддерживаются (C28x-режим);
AMODE=1 – в режиме прямой адресации DP дополняется 7-битным смещением, и поддерживаются все режимы косвенной адресации.
Программная установка флага – команды SETC AMODE; LPADDR;
сброс – CLRC AMODE; C28ADDR.
При использовании этих команд конвейер выполнения команд не может быть прерван. Бит AMODE (в составе регистра ST1) сохраняется и восстанавливается при обработке прерываний. После начальной установки DSP флаг имеет нулевое значение.

IDLESTAT (бит ST17) – флаг-индикатор выполненной инструкции IDLE. Доступен только по чтению. Флаг может быть сброшен по факту обслуживания прерывания и после начального сброса ЦСП. После обслуживания прерывания значение бита IDLESTAT из стека не восстанавливается.