汇编语言程序设计DSP技术与应用实例第3版

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,*,*,第6章 汇编语言程序设计,6.1 程序的控制与转移,TMS320C54x具有丰富的程序控制与转移指令，利用这些指令可以执行分支转移、循环控制及子程序操作。基本的程序控制指令如表6-1所示。,表6-1 基本的程序控制指令,分支转移指令 执行周期,子程序调用指令 执行周期,子程序返回指令 执行周期,B next 4,,BACC src 6,,BC next ,cond 5/3,CALL sub

2、 4,,CALA src 6,,CC sub , cond 5/3,RET 5,,RC cond 5/3,1．条件算符,条件分支转移指令或条件调用、条件返回指令都用条件来限制分支的转移、调用和返回操作。条件算符分成两组，每组组内还有分类。,第1组：,EQ NEQ,,LEQ GEQ,,LT GT,OV,,NOV,第2组：,TC,,NTC,C,,NC,BIO,,NBIO,选用条件算符时应当注意以下3点:,•,第1组：组内两类条件可以进行与/或运算，但不

3、能在组内同一类中选择两个条件算符与/或。当选择两个条件时，累加器必须是同一个。例如，可以同时选择AGT和AOV，但不能同时选择AGT和BOV。,,•第2组：可从组内3类算符中各选一个条件算符与/或，但不能在组内同一类中选两个条件算符与/或。例如，可以同时测试TC、C和BIO，但不能同时测试NTC和TC。,,•组与组之间的条件只能进行或运算。,2．循环操作BANZ,在程序设计时，经常需要重复执行某段程序，利用BANZ（当辅助寄存器不为0时转移）指令执行循环计数和操作是十分方便的。,SUM: STM #x,AR3,,STM #4,AR2,,loop: ADD

4、*AR3+,A,;程序存储器,,BANZ loop,*AR2-,,STL A,@y,3．比较操作CMPR,编程时，经常需要数据与数据进行比较，这时利用比较指令CMPR是很合适的。CMPR指令测试所规定的AR寄存器（AR1～AR7）与AR0的比较结果。如果所给定的测试条件成立，则TC位置1，然后，条件分支转移指令就可根据TC位的状态进行分支转移了。注意，所有比较的数据都是无符号操作数。,STM #5,AR1,,STM #10,AR0,,loop: ...,,...,,*AR1+,,...,,...,,CMPR LT,AR1,,BC loop,TC

5、,,6.2 堆栈的使用方法,TMS320C54x提供一个用16位堆栈指针（SP）寻址的软件堆栈。当向堆栈中压入数据时，堆栈从高地址向低地址增长。堆栈指针是减在前、加在后，即先SP,,1再压入数据，先弹出数据后SP+1。,如果程序中要用到堆栈，则必须先进行设置，方法如下：,,size .set 100,,stack .usect "STK"，size,,STM #stack+size，SP,,上述语句在数据RAM空间开辟一个堆栈区。前两句在数据RAM中自定义一个名为STK的保留空间，共100个单元。第3句将这个保留空间的高地址（#stack

6、+size）赋给SP，作为栈底，参见图6-1。至于自定义未初始化段STK 究竟定位在数据RAM中的什么位置，应当在链接器命令文件中规定。,,数据存储器,,,0,,,,STK,堆栈的设置,,size ．set 100,,stack ．usect "STK"，size,,STM #stack+size，SP,,,堆栈的用法,,压入操作：SP先减1后，再将数据压入堆栈中,,弹出操作：数据弹出后，再将SP加1,,…,,,stack,可用栈区,,,SP→,最后用的单元,,,,已用栈区,,,65535,…,,,图6-1 堆栈,设置堆栈之后，就

7、可以使用堆栈了，例如：,CALL pmad ；(SP)-1→SP，(PC)+2→TOS,,；pmad→PC,,RET ；(TOS) →PC，(SP)+l→SP,,堆栈区应开辟多大？这需要按照以下步骤来确定:,① 先开辟一个大堆栈区，且用已知数填充。,,② 运行程序，执行所有的操作。,,③ 暂停，检查堆栈中的数值如下图。,,④ 用过的堆栈区才是实际需要的堆栈空间。,1.加减法,【例6-4】计算z=x+y,,w。,,SUMB: LD @x,A,,ADD @y,A,,SUB @w,A,,STL

8、 A,@z,,RET,,.end,,计算结果：数据寄存器地址 存储内容 十进制数,,x 0060H 000AH 10,,y 0061H 001AH 26,,w 0062H 0017H 23,,z 0063H 000DH 1

9、3,6.3 加减法运算和乘法运算,2.乘法,【例6-5】计算y=mx+b。,,,,SU: LD @m,T,,MPY @x,A,,ADD @b,A,,STL A,@y,,RET,,.end,,计算结果：数据寄存器地址 存储内容 十进制数,,m 0060H 0003H 3,,x 0061H 000FH 15,,b 0062H 0014H 20,,y

10、 0063H 0041H 65,6.4 重复操作,1,．重复执行单条指令,,重复指令,RPT,或,RPTZ,允许重复执行紧随其后的那一条指令。如果要重复执行,n,次，则重复指令中应规定计数值为,n,,1,。由于重复的指令只需要取指一次，与利用,BANZ,指令进行循环相比，效率要高得多。,,【例,6-9,】,对数组,x[5],＝,{0,0,0,0,0},进行初始化。,,.bss x,5,或者,,STM #x,AR1,,LD #0H,A,,RPT #4,,STL A,*AR1+,,或者,,.bss

11、x,5,,STM #x,AR1,,RPTZ #4,,STL A,*AR1+,2,．块程序重复操作,,块程序重复操作,RPTB,将重复操作的范围扩大到任意长度的循环回路。由于块程序重复指令,RPTB,的操作数是循环回路的结束地址，而且，其下条指令就是重复操作的内容，因此必须先用,STM,指令将所规定的迭代次数加载到块重复计数器（,BRC,）中。,,RPTB,指令的特点是：对任意长度的程序段的循环开销为,0,，其本身是一条,2,字,4,周期指令；循环开始地址（,RSA,）是,RPTB,指令的下一行，结束地址（,REA,）由,RPTB,指令的操作数规定。,,【例,6-10,】

12、,对数组,x[5],中的每个元素加,1,。,,.bss x,5,,start: LD #1,16,B,,STM #4,BRC,,STM #x,AR4,,RPTB next-1,,ADD *AR4,16,B,A,,STH A,*AR4+,,next: LD #0,B,,3,．循环的嵌套,,2nd:,1st:,STM #L,,1,AR7 ;2T,,外部,,STM #M,,1,BRC ;2T,,RPTB 2nd,,1 ;4T,,中间,,中间,,RPT

13、 #N,,1 ;1T,,内部,,中间,,中间,,外部,,外部,,BANZ 1st,*AR7,,;4T,3,1,2,执行,RPT,指令时要用到,RPTC,寄存器（重复计数器），执行,RPTB,指令时要用到,BRC,、,RSA,和,RSE,寄存器。由于两者用了不同的寄存器，因此,RPT,指令可以嵌套在,RPTB,指令中，实现循环的嵌套。当然，只要保存好有关的寄存器，,RPTB,指令也可以嵌套在另一条,RPTB,指令中，但效率并不高。,,下图是一个三重循环嵌套结构，内层、中层和外层三重循环分别采用,RPT,、,RPTB,和,BANZ,指令，重复执行,N,、,

14、M,和,L,次。,,6.5,数据块传送,,这些指令的特点如下：,,（1）传送速度比加载和存储指令的速度要快；,,（2）传送数据不需要通过累加；,,（3）可以寻址程序存储器；,,（4）与,RPT,指令相结合，可以实现数据块传送。,数据存储器←→数据存储器,# W/C,数据存储器←→,MMR,# W/C,MVDK Smem,dmad,,MVKD dmad,Smem,,MVDD Xmem,Ymem,2/2,,2/2,,1/1,MVDM dmad,MMR,,MVMD MMR,dmad,,MVMM mmr,mmr,2/2,,2/2,,1/1,程序存储器←→数据存储器,# W/C,

15、程序存储器（Acc）←→数据存储器,# W/C,MVPD Pmad,Smem,,MVDP Smem,Pmad,2/3,,2/4,READA Smem,,WRITA Smem,1/5,,1/5,1,．程序存储器→数据存储器,,【例,6-11,】,初始化数组,x[5]={1,2,3,4,5},。,,.title,",zh9.asm,",,.mmregs,,STACK .usect,",STACK,",,10H,,.bss x,5,,.data,,table: .word 1,2,3,4,5,,.def start,,.text,,start: STM

16、 #x,AR1,,RPT #4,,MVPD table,*AR1+,,,,end: B end,,.end,,2,．数据存储器→数据存储器,,【例,6-12,】,编写一段程序，将数据存储器中数组,x[20],中的数据复制到数组,y[20],中。,,.title,",zh10.asm,",,.mmregs,,STACK .usect,",STACK,",,30H,,,.bss x,20,,.bss y,20,,.data,,table: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,

17、17,18,19,20,,.def start,,.text,,start: STM #x,AR1,,RPT #19,,MVPD table,*AR1+ ；从程序存储器传送到数据存储器中,,STM #x,AR2,,STM #y,AR3,,RPT #19,,MVDD *AR2+,*AR3+,,；从数据存储器传送到数据存储器中,,end: B end,,.end,20,个数据从,0060H,～,0073H,传送到,0074H,～,0087H,，结果如图所示：,,6.6,双操作数乘法,,TMS320C54

18、x,片内的多总线结构，允许在一个机器周期内通过两条,16,位数据总线（,C,总线和,D,总线）寻址两个数据和系数，如图,6-6,所示。,,数据存储器,乘法器/加法器,累加器A,累加器B,C总线,D总线,图6-6 双操作数乘法,如果求,y=mx+b,，则单操作数和双操作数实现方法比较如表,6-4,所示,：,表,6-4,单,/,双操作数编程比较,,用双操作数指令编程的特点为：,,（1）用间接寻址方式获得操作数，且辅助寄存器只能用,AR2,～,AR5,；,,（2）占用的程序空间小；,,（3）运行的速度快。,,单操作数方法,双操作数方法,LD @m，T,,MPY @x，A,,ADD @

19、b，A,,STL A，@y,MPY *AR2，*AR3，A,,ADD @b，A,,STL A，@y,双操作数,MAC,型的指令有,4,种，如表,6-5,所示,：,表,6-5 MAC,型双操作数指令,,对于,Xmem,和,Ymem,，只能用以下辅助寄存器及寻址方式：,,,辅助寄存器,AR2,寻址方式,*ARn,,AR3 *ARn+,,AR4 *ARn,,,AR5 *ARn+0%,,指 令,功 能,MPY Xmem,Ymem,dst,,MAC Xmem,Ymem,

20、src[,dst],,MAS Xmem,Ymem, src[,dst],,MACP Smem,Pmad, src[,dst],dst=Xmem*Ymem,,dst=src+Xmem*Ymem,,dst=src-Xmem*Ymem,,dst=src+Smem*Pmad,6.7,长字运算和并行运算,,1,．长字指令,,DLD Lmem，dst ;dst=Lmem,,DST src，Lmem ;Lmem=src,,DADD Lmem，src[，dst] ;dst=src+Lmem,,DSUB

21、 Lmem，src[，dst] ;dst=src-Lmem,,DRSUB Lmem，src[，dst] ;dst=Lmem-src,,（,1,）偶地址排列法,,（,2,）奇地址排列法,,数据存储器,,偶地址：xhi,,奇地址：xlo,程序存储器,,偶地址：1234,,奇地址：5678,,.long 1 2 3 4 5 6 7 8 h,变量名称,字长,页邻接,偶地址排列法,,.bss xhi, 2, 1, 1,图6-8 奇偶地址排列规定,【例,6-15,】,计算,Z,32,=,X,32,+,Y,32,。,,,标准运算,,,.title,",zh1

22、6.asm,",,.mmregs,,STACK .usect,",STACK,",,10H,,.bss xhi,1,,.bss xlo,1,,.bss yhi,1,,.bss ylo,1,,.bss zhi,1,,.bss zlo,1,,.def start,,.data,,table: .word 1678H,2345H,,.word 1020H,0D34AH,,.text,,start: STM #0,SWWSR,,STM #STACK+10H,SP,,STM #xhi,AR1,,RPT #3

23、,,MVPD table,*AR1+,,LD @xhi,16,A,,ADDS @xlo,A,,ADD @yhi,16,A,,ADDS @ylo,A,,STH A,@zhi,,STL A,@zlo,,end: B end,,.end,,(6个字，6个T),,,,长字运算,,.title,",zh17.asm,",,.mmregs,,STACK .usect,",STACK,",,10H,,.bss xhi,2,1,1,,.bss yhi,2,1,1,,.bss zhi,2,1,1,,.def sta

24、rt,,.data,,table: .long 16782345H,1020D34AH,,.text,,start: STM #0,SWWSR,,STM #STACK+10H,SP,,STM #xhi,AR1,,RPT #3,,MVPD table,*AR1+,,DLD @xhi,A,,DADD @yhi,A,,DST A,@zhi,,end: B end,,.end,,(3个字，3个T),,,2,．并行运算,,并行运算指令举例,,指 令,举 例,操作说明,LD||MAC[R],,LD

25、||MAS[R],LD Xmem，dst,,||MAC[R] Ymem[，dst,2,],dst=Xmem<<16,,dst2=dst2+T*Ymem,ST|| LD,ST src，Ymem,,||LD Xmem，dst,Ymem=src>>(16-ASM),,dst=Xmem<<16,ST||MPY,,ST||MAC[R],,ST||MAS[R],ST src，Ymem,,||MAC[R] Xmem，dst,Ymem=src>>(16-ASM),,dst=dst+T* Xmem,ST||ADD,,ST||SUB,ST

26、 src，Ymem,,||ADD Xmem，dst,Ymem=src>>(16-ASM),,dst=dst+Xmem,【例,6-16,】,用并行运算指令编写计算,z,=,x,+,y,和,f,=,e,+,d,的程序。,,.mmregs,,STACK .usect,",STACK,",,10H,,.bss x,3,,.bss d,3,,.def start,,.data,,table: .word 0123H,1027H,0,1020H,0345H,0,,.text,,start: STM #0,SWWSR,,STM #

27、STACK+10H,SP,,STM #x,AR1,,RPT #5,,MVPD table,*AR1+,,STM #x,AR5,,STM #d,AR2,,LD #0,ASM,,LD *AR5+,16,A,,ADD *AR5+,16,A,,ST A,*AR5 ;并行指令,,||LD *AR2+,B,,ADD *AR2+,16,B,,STH B,*AR2,,end: B end,,.end,,3,．,64,位加法和减法运算,,64,位数的加法和减法算式如下：,,,,w3

28、 w2,,w1 w0,(W64),,,+,x3 x2,C,x1 x0,(X64),低32位相加产生进位C,,-,y3 y2,C,',y1 y0,(Y64),低32位相减产生借位C,',,,z3 z2,,z1 z0,(Z64),,,〖例6-17〗编写计算Z64=W64+X64-Y64的程序。,,W、X、Y和结果Z都是64位数，它们都由两个32位的长字组成。利用,长字指令,可以完成64位数的加／减法。,DLD @w1,A ;A=w1w0,,DADD @x1,A ;A=w1w0+x1x0,产生进位C,,DLD

29、 @w3,B ;B=w3w2,,ADDC @x2,B ;B=w3w2+x2+C,,ADD @x3,16,B ;B=w3w2+x3x2+C,,DSUB @y1,A ;A=w1w0+x1x0-y1y0,产生借位C',,DST A,@z1 ;z1z0=w1w0+x1x0-y1y0,,SUBB @y2,B ;B=w3w2+x3x2+C-y2-C',,SUB @y3,16,B ;B=w3w2+x3x2+C-y3y2-C',

30、,DST B,@z3 ;z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C',数据计算结果,4,．,32,位乘法运算,,32,位乘法算式如下：,,x1 x0,,S U,× y1 y0,,S U,x0 × y0,,U×U,y1 × x0,,S×U,x1 × y0,,S×U,y1 × x1,,S×S,w3 w2 w1 w0,,S U U U,其中，S——带符号数，U——无符号数。,,由上算式可见，在32位乘法运算中，实际上包括三种乘法运算：U×U，S×U及S×S。一般的乘法运算指令都是两个带符号数相乘，即S×S。所以，在编

31、程时，还要用到以下两条乘法指令：,,MACSU Xmem，Ymem，src ；无符号数与带符号数相乘并累加,,；src=U(Xmem)×S(Ymem)+src,,MPYU Smem，dst ；无符号数相乘,,；dst=U(T)×U(Smem),〖例6-18〗编写计算W64=X32×Y32的程序。,,,32位乘法实现的64位乘积的程序如下：,,STM #x,AR2,,STM #y,AR3,,LD *AR2,T ;T=x0,,MPYU *AR3+,A

32、 ;A=ux0×uy0,,STL A,@w0 ;w0=ux0×uy0,,LD A,-16,A ;A=A>>16,,MACSU *AR2+,*AR3-,A ;A+=y1×ux0,,MACSU *AR3+,*AR2,A ;A+=x1×uy0,,STL A,@w1 ;w1=A,,LD A,-16,A ; A=A>>16,,MAC *AR3,*AR2,A

33、 ;A+=x1×y1,,STL A,@w2 ;w2=A的低16位,,STH A,@w3 ;w3=A的高16位,,6.8,小数运算,,1,．小数的表示方法,,TMS320C54x,采用,2,的补码表示小数，其最高位为符号位，数值范围为,,1,～,+1,。一个,16,位的,2,的补码小数（,Q15,格式）的每一位的权值为：,,MSB LSB,,-1． 2,-1,2,-2,2,-3,… 2,-15,,一个十进制小数乘以,32768,之后，再将其十进制整数部分转

34、换成十六进制数，就能得到这个十进制小数的,2,的补码表示，例如：,,≈1 7FFFH,,0.5 正数：乘以32768 4000H,,0 0000H,,-0.5 负数：其绝对值部分乘以32768，再取反加1 C000H,,-1 8000H,,,在汇编语言程序

35、中，是不能直接写入十进制小数的。若要定义一个系数,0.707,，可以写成：,.word 32768*707/1000,，不能写成,32768*0.707,。,,2,．小数乘法与冗余符号位,,0 1 0 0 （0.5）,× 1 1 0 1 (-0.375),0 1 0 0,0 0 0 0,0 1 0 0,1 1 0 0 (-0100),1 1 1 0 1 0 0 (-0.1875),一个小数乘法的例子(假设字长4位，累加器8位)：,上述乘积是7位，当将其送到累加器时，为保持乘积的符号，必须进行符号位扩展，这样，累加器中的值为11110100（-0.0937

36、5)，出现了冗余符号位。原因是：,S x x x (Q3格式),× S y y y (Q3格式),S S z z z z z z (Q6格式),即两个带符号数相乘，得到的乘积带有2个符号位，造成错误的结果。,解决冗余符号位的办法,：,,在程序中设定状态寄存器,ST1,中的,FRCT,（小数方式）位为,1,，在乘法器将结果传送至累加器时就能自动地左移,1,位，累加器中的结果为：,Szzzzzz0(Q7,格式,),，即,11101000(,,0.1875),，自动地消去了两个带符号数相乘时产生的冗余符号位。,,在小数乘法编程时，应当事先设置,FRCT,位如下：

37、,,SSBX FRCT,,MPY * AR2，* AR3，A,,STH A，＠Z,,这样，,TMS320C54x,就完成了,Q15,×,Ql5=Q15,的小数乘法。,,6.9,除法运算,,1,．被除数的绝对值小于除数的绝对值，商为小数,,在一般的,DSP,中都没有除法器硬件。因为除法器硬件代价很高，所以就没有专门的除法指令。同样，在,TMS320C54x,中也没有一条单周期的,16,位除法指令。但是，利用条件减法指令（,SUBC,指令），加上重复指令“,RPT #15,”，就可实现两个无符号数的除法运算。,,条件减法指令的功能如下：,SUBC Smem，s

38、rc,2,．被除数的绝对值大于等于除数的绝对值，商为整数,,6.10,浮点运算,,1,．浮点数的表示方法,,在,TMS320C54x,中，浮点数由尾数和指数两部分组成，它与定点数的关系如下：,,定点数,=,尾数×,2,（,,指数）,,例如，定点数,0x2000(0.25),用浮点数表示时，尾数为,0x4000(0.5),，指数为,1,，即,,0.25=0.5,×,2,,1,,浮点数的尾数和指数可正可负，均用补码表示。指数的范围为,,8,～,31,。,,2,．定点数到浮点数的转换,,TMS320C54x,通过,3,条指令可将一个定点数转化成浮点数:,,（,1,）,EXP A,,（,2,）

39、,ST T,，,EXPONENT,,（,3,）,NORM A,3,．浮点数到定点数的转换,,知道,TMS320C54x,浮点数的定义后，就不难将浮点数转换成定点数了。因为浮点数的指数就是在规格化时左移（指数为负时是右移）的位数，所以在将浮点数转换成定点数时，只要按指数值将尾数右移（指数为负时是左移）就行了。,,4,．浮点乘法举例,,【例,6-26,】,编写浮点乘法程序，完成,x,1,×,x,2,=0.3,×,(,,0.8),运算。,,,程序中保留,10,个数据存储单元：,,x1：被乘数,m2：乘数的尾数,x2：乘数,ep：乘积的指数,e1：被乘数的指数,mp：乘积的尾数,ml：被乘数的

40、尾数,product：乘积,e2：乘数的指数,temp：暂存单元,程序清单如下：,,.title "zh24.asm",,.mmregs,,.def start,,STACK .usect "STACK",100 ;64H,,.bss x1,1,,.bss x2,1,,.bss e1,1,,.bss m1,1,,.bss e2,1,,.bss m2,1,,.bss ep,1,,.bss mp,1,,.bss product,1,,.bss temp,1,,.data,,table: .word 3*32768/1

41、0 ;0.3,,.word -8*32768/10 ;-0.8,,.text,,start: STM #STACK+100,SP ;设置堆栈指针,,MVPD table,@x1 ;将x1和x2传送至数据存储器,,MVPD table+1,@x2,,LD @x1,16,A ;将x1规格化为浮点数,,EXP A,,ST T,@e1 ;保存x1的指数,,NORM A,,STH

42、 A,@m1 ;保存x1的尾数,,,,LD @x2,16,A ;将x2规格化为浮点数,,EXP A,,ST T,@e2 ;保存x2的指数,,NORM A,,STH A,@m2 ;保存x2的尾数,,CALL MULT ;调用浮点乘法子程序,,end: B end,,MULT: SSBX FRCT,,SSBX SXM,,LD @e

43、1,A ;指数相加,,ADD @e2,A,,STL A,@ep ;乘积指数→ep,,LD @m1,T ;尾数相乘,,MPY @m2,A ;乘积尾数在累加器A中,,EXP A ;对尾数乘积规格化,,ST T,@temp ; 规格化时产生的指数→temp,,NORM A,,STH A,@mp

44、 ;保存乘积尾数在mp中,,LD @temp,A ;修正乘积指数,,ADD @ep,A ;(ep)+(temp) →ep,,STL A,@ep ;保存乘积指数在ep中,,NEG A ;将浮点乘积转换成定点数,,STL A,@temp ;乘积指数反号，并且加载到T寄存器,,LD @temp,T ;再将尾数按T移位,,LD @mp,16,A,,NORM A,,STH A,@product ;保存定点乘积,,RET,,.end,,