逻辑操作。PLU提供了高速控制器需要的位处理能力，并简化了控制和状态寄存器需要的置位、清零和测试操作。
乘法器以单指令周期完成16×16位的乘法，结果为32位。乘法器由三部分组成，分别是乘法器阵列、PREG（乘积寄存器）、TREG0（临时寄存器）。16位的TREG0存储乘数，PREG保存32位的乘积结果。乘法器中的数值来自数据存储器，当使用MAC/MACD/MADS/MADD指令时来自程序存储器，或者来自乘立即数指令（MPY #）。片内快速乘法器对执行诸如卷积、相关和滤波等基本的DSP操作十分有效。
TMS320C50的定标移位器有一个16位的输入来自数据总线，32位的输出连接到ALU。定标移位器依照指令的编程使输入数据产生0到16位的左移。移位量取决于指令或移位计数寄存器（TREG1）中的定义值。输出的最低有效位（LSB）补零，最高有效位补0或符号扩展（取决于状态寄存器ST1的符号扩展模式位SXM）。附加的移位能力使处理器能执行数值定标、二进制位提取、符号扩展运算和溢出防止等功能。
8级硬件堆栈用于在中断及子程序调用时保存程序计数器的内容。中断发生时，重要寄存器（ACC、ACCB、ARCR、INDX、PMST、PREG、ST0、ST1和TREG）压入堆栈，中断返回时弹出，实现了无开销的中断文本切换
2.3.4 TMS320C2XX
TMS320C2XX是继TMS320C2X和TMS320C5X之后出现的一种低价格、高性能定点DSP芯片，主要包括TMS320C20X、TMS320C24X两个子系列。TMS320C2XX系列DSP芯片具有如下特点：
(1) 处理能力强。指令周期最短为25ns，运算能力达40MIPS；
(2) 片内具有较大的闪烁存储器。TMS320C2XX是最早使用闪烁存储器的DSP芯片。闪烁存储器具有比ROM灵活、比RAM便宜的特点。TMS320F206和TMS320F207片内具有32K字的闪烁存储器和4.5K字的RAM。利用闪烁存储器存储程序，不仅降低了成本，减小了体积，同时系统升级也比较方便；
(3) 功耗低。TMS320C2XX系列DSP芯片在5V工作时每个MIPS消耗1.9mA，在3.3V工作时每个MIPS消耗1.1mA。使用DSP核的省电模式可进一步降低功耗；
(4) 资源配置灵活。现有10多种具有不同资源配置的芯片。表2.3是TMS320C2XX系列DSP芯片比较表。
此外，TMS320C24X系列芯片为数字控制系统的应用做了优化设计。
表2.3 TMS320C2XX系列芯片的资源配置
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TMS320 C2XX C203 C204 C205 F206 F207 C209 C240 F240 C241 F241 C242 F243 指令周期 （ns） 25/35/50 25/35/50 25/35/50 25/35/50 25/35/50 35/50 50 50 50 50 50 50 片内ROM （字） 4K 4K 16K 8K 4K 片内RAM （字） 544 544 4.5K 4.5K 4.5K 4.5K 544 544 544 544 544 544 片内FLM （字） 32K 32K 16K 8K 8K 同步 异步 串行口 串行口 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2.2.3 TMS320C54X
TMS320C54X是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点DSP芯片，其主要应用是无线通信系统等。该芯片的内部结构与TMS320C5X不同，因而指令系统与TMS320C5X和TMS320C2X等是互不兼容的。
TMS320C54X的主要特点包括：
(1) 运算速度快。指令周期为25/20/15/12.5/10ns，运算能力为40/50/66/80/100 MIPS； (2) 优化的CPU结构。内部有1个40位的算术逻辑单元，2个40位的累加器，2个40位加法器，1个17×17的乘法器和1个40位的桶形移位器。有4条内部总线和2个地址产生器。此外，内部还集成了维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度。先进的DSP结构可高效地实现无线通信系统中的各种功能，如用TMS320C54X实现全速率的GSM 需12.7 MIPS，实现半速率GSM 需26.2 MIPS，而实现全速率GSM 语音编码器仅需2.3 MIPS，实现IS-54/136 VSELP语音编码仅需12.8 MIPS；
(3) 低功耗方式。TMS320C54X可以在3.3V或2.7V电压下工作，三个低功耗方式（IDLE1、IDLE2和IDLE3）可以节省DSP的功耗，TMS320C54X特别适合于无线移动设备。用TMS320C54X实现IS54/136 VSELP语音编码仅需31.1mW，实现GSM 语音编码器仅需5.6mW；
(4) 智能外设。除了标准的串行口和时分复用（TDM）串行口外，TMS320C54X还提供了自动缓冲串行口BSP（auto-Buffered Serial Port）和与外部处理器通信的HPI（Host Port Interface）接口。BSP可提供2K字数据缓冲的读写能力，从而降低处理器的额外开销，指
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令周期为20ns时，BSP的最大数据吞吐量为50M bit/s，即使在IDLE方式下，BSP也可以全速工作。HPI可以与外部标准的微处理器直接接口。
表2.4是TMS320C54X系列部分DSP芯片比较表。
指令周期（ns） 20/25 20/25 20/25 20/25 20/25 15/20/25 10/12.5/15 10 表2.4 TMS320C54X的资源配置 工作电压片内RAM片内ROM（V） （字） （字） 5/3.3/3.0 5K 28K 5/3.3/3.0 10K 2K 3.3/3.0 10K 2K 3.3/3.0 6K 48K 3.3/3.0 6K 48K 3.3/3.0 32K 2K 3.3/2.5 32K 16K 3.3/1.8 16K 4K TMS320C54X C541 C542 C543 C545 C546 C548 LC/VC549 VC5402 串行口 2个标准口 1个TDM口 1个TDM口 1个标准口 1个标准口 1个TDM口 1个TDM口 BSP HPI 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1
2.3 TMS320C62X
这是TI公司于1997年开发的一种新型定点DSP芯片。该芯片的内部结构与以前的DSP芯片不同，内部集成了多个功能单元，可同时执行8条指令，运算能力达1600MIPS。其主要特点有：
(1) 运行速度快。指令周期为5ns，运算能力为1600MIPS；
(2) 内部结构不同于一般DSP芯片。内部同时集成了2个乘法器和6个算术运算单元，且它们之间是高度正交的，使得在一个指令周期内最大能支持8条32bit的指令；
(3) 指令集不同。为充分发挥其内部集成的各执行单元的独立运行能力，TI公司使用了VelociTT 超长指令字（VLIW）结构。它在一条指令中组合了几个执行单元，结合其独特的内部结构，可在一个时钟周期内并行执行几个指令；
(4) 大容量的片内存储器和大范围的寻址能力。片内集成了512K字程序存储器和512K字数据存储器，并拥有32bit的外部存储器界面；
(5) 智能外设。内部集成了 4个DMA接口，2个多通道缓存串口，2个32bit 计时器； (6) 低廉的使用成本。在一个无线基站的应用中，每片TMS320C62X能同时完成30路的语音编解码，每路成本为3美元，而以前的DSP系列最大只能完成5路，每路的成本为7美元。
这种芯片适合于无线基站、无线PDA、组合Modem、GPS导航等需要大运算能力的应用场合。
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3. 小 结
本文首先介绍了DSP芯片的基本结构，比较详细地介绍了TI公司的系列DSP芯片的基本特征。了解DSP芯片的结构和特征是采用DSP芯片设计DSP系统的基础。需要特别指出的是，2000系列主要偏重于工控领域，这个系列的DSP自身集成了丰富的I/O口，A/D采样接口及PWM输出接口，多为定点型芯片；5000和6000系列主要偏重于视频图像处理，基本都为浮点型的，性能强大，但自身集成的外设很少，一般需要扩展。由于DSP芯片的发展速度很快，用户在选用DSP芯片时，必须根据市场行情选用生产厂家主推的产品。如TI公司目前比较流行的定点DSP芯片是TMS320C2XX、TMS320C54X、TMS320C62X等，即使是同一系列的DSP芯片，如TMS320C54X，该系列中的某些芯片也已过时，因而建议不要使用。
参考文献
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